授業科目名 : 集積回路工学特論

科目コード 10X725
配当学年 修士課程・博士後期課程
開講年度・開講期 前期
曜時限 水曜4時限
講義室 吉田(N1)・桂(A1-131)
単位数 2
履修者制限
授業形態 講義
使用言語 日本語
担当教員 所属・職名・氏名 情報学研究科 教授 小野寺秀俊

授業の概要・目的

集積回路はエレクトロニクスシステムの高機能化・高信頼性化・低価格化を担うキーデバイスである。集積回路製造技術の着実な進歩により、集積可能な回路規模は等比級数的に増大している。本講義では、このような集積回路の設計技術について、特に論理設計以降の設計工程を中心に講述する。
具体的には、集積回路設計技術の現状と技術動向、CMOSプロセス技術、CMOSレイアウト設計、MOSデバイス特性、CMOSスタティックゲート、CMOSダイナミックゲート、LSI設計法、FPGAについて講義する。

成績評価の方法・観点及び達成度

到達目標の達成度を、授業期間中に適宜実施するレポート試験によって評価する。
レポート試験は全回、全問題の解答提出を必須とする。

到達目標

集積回路の設計フローを理解し、簡単なディジタル回路に対して論理設計、回路設計、レイアウト設計が行える程度の知識を修得すること。

授業計画と内容

項目 回数 内容説明
1. 集積回路設計技術の現状と技術動向 2 最先端の集積回路を例にとり、集積回路の現状を説明する。集積回路の発展の経過を述べ、技術動向を検討する
CMOSプロセス技術 2 CMOSを用いた集積回路の製造プロセスについて説明する。各製造工程で、どのようなフォトマスクが必要になるかを述べる。
MOSデバイス特性 3 微細構造を持つMOSFETの動作特性を説明する。抵抗素子、容量素子の実現法を示す。微細化により配線性能が低下する問題と、その克服法について述べる。
CMOS論理ゲート 3 論理ゲートの回路構造として、CMOS相補型スタティックゲートとダイナミックゲートを取り上げ、動作原理や動作特性について説明する。更に、動作特性の解析法や設計法を示す。
LSI設計法 3 大規模な集積回路の設計法として、同期式設計について説明する。同期式設計におけるタイミング設計技術やクロッキング技術を講述する。低消費電力化設計技術について説明する。
FPGA 2 ユーザーの手元でカスタム化が可能なLSIとして、FPGAが利用されるようになってきた。FPGAの原理や設計法、その応用について説明する

教科書

なし
適宜プリントを配布する。

参考書等

Neil H.E. Weste and David Harris, “CMOS VLSI Design, 4th Ed.” Addison-Wesley, 2011.
Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, Borivoje Nikolic, “Digital Integrated Circuits, 2nd Ed.” Prentice Hall, 2003.

履修要件

電子回路、ディジタル回路、論理回路に関する基礎知識を有すること。

授業外学習(予習・復習)等

レポート試験の中には、小規模回路の設計課題が含まれる。特性評価には回路シミュレータ(SPICE)が必要になる。SPICEの入手方法を説明するので、各自で使用環境を整えること。

授業URL

その他(オフィスアワー等)

この科目は、KULASIS→情報学研究科→シラバスより同一科目名で検索してください。
https://www.k.kyoto-u.ac.jp/student/g/i/syllabus/detail?no=1236(KULASIS)
https://www.k.kyoto-u.ac.jp/internal/g/i/syllabus/detail?no=1236(KULASIS学内専用ページ)