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Autores: Marta Portela García, Luis Entrena Arrontes, Celia López Ongil, Mario García Valderas, Enrique San Millán Heredia, Almudena Lindoso Muñoz
Programa de la asignatura: Temas que forman parte de la asignatura.

1. Introducción a los circuitos integrados

1.1. Los circuitos integrados. Ventajas e inconvenientes en comparación con los circuitos no integrados
1.2. El proceso de diseño de un circuito integrado. Niveles de abstracción.

2. El lenguaje VHDL: conceptos básicos

2.1. Introducción
2.2. Entidades y arquitecturas
2.2.1. Declaración de entidad
2.2.2. Declaración de arquitectura
2.2.3. Diseño estructural e instanciación de componentes
2.3. Procesos
2.3.1. Sentencias concurrentes y secuenciales
2.3.2. Procesos con lista de sensibilidad.
2.4. Objetos
2.4.1. Constantes
2.4.2. Variables
2.4.3. Señales. Señales resueltas. Función de resolución
2.4.4. Sentencias de asignación de señal y de variable.
2.5. Tipos de datos
2.5.1. Tipos escalares. Tipos enumerados. Tipos enumerados predefinidos: BIT, BOOLEAN, STD_LOGIC. Tipo INTEGER. Tipo REAL. Tipos físicos: TIME
2.5.2. Tipos compuestos: ARRAY y RECORD
2.5.3. Literales
2.5.4. Operadores. Funciones de conversión
2.5.5. Atributos predefinidos. Atributos de ARRAY. Atributos de señales: EVENT

3. Diseño de circuitos combinacionales y secuenciales básicos en VHDL

3.1. Sentencias condicionales y circuitos combinacionales
3.1.1. IF_THEN_ELSE y asignación condicionada: ejemplo de un multiplexor de 2 a 1.
3.1.2. CASE_IS_WHEN y asignación seleccionada: ejemplo de un multiplexor de 4 a 1.
3.1.3. Diferencias entre la síntesis de IF y CASE.
3.1.4. Reglas para procesos que representan circuitos combinacionales. Ejemplos de un mal funcionamiento.
3.1.5. Otros ejemplos. Decodificador. Comparador. Codificador con prioridad.
3.2. Circuitos secuenciales
3.2.1. Biestables y registros. Diferentes versiones con entradas síncronas y asíncronas.
3.2.2. Contadores. Ejemplos de contadores up-down y Johnson.
3.2.3. Maquinas de estados. Ejemplos.
3.2.4. Reglas para procesos que representan circuitos secuenciales. Ejemplo de un mal funcionamiento.
3.3. Organización del diseño
3.3.1. Bibliotecas. Bibliotecas predefinidas. Uso de bibliotecas.
3.3.2. Paquetes. Uso de paquetes. Paquetes existentes en los entornos de diseño.
3.3.3. Especificación de configuración.
3.4. Operaciones iterativas
3.5. Ejercicios de examen

4. Simulación del diseño en VHDL

4.1. Estructura de un banco de pruebas.
4.2. Generación de estímulos.
4.2.1. Sentencia WAIT. Ejemplos.
4.2.2. Generación de una señal de reloj.
4.2.3. Generación de formas de onda.
4.3. Comprobación de resultados.
4.3.1. Sentencias ASSERT.

5. Fabricación y encapsulado de circuitos integrados

5.1. Revisión de tecnologías MOS
5.1.1. Ecuaciones del transistor MOS. Efecto del sustrato
5.1.2. Tecnología NMOS. El inversor NMOS con diversas cargas (resistiva, NMOS de acumulación y NMOS de deplexión). Puertas elementales y características principales (retardo y consumo)
5.1.3. Tecnología CMOS. El inversor CMOS: característica de transferencia. Relación de aspecto de los transistores. Puertas elementales y características principales (retardo y consumo). Transistor de paso y puerta de transimisión. Circuitos con puertas de transmisión (XOR y biestable D).
5.2. Principales procesos involucrados en la fabricación de circuitos integrados
5.2.1. Crecimiento de la oblea
5.2.2. Oxidación
5.2.3. Crecimiento epitaxial, implantación iónica y difusión
5.2.4. Fotolitografía
5.2.5. Metalización
5.3. El proceso de fabricación de un circuito CMOS
5.3.1. El proceso de fabricación de un transistor MOS
5.3.2. El proceso de fabricación de un inversor CMOS. Procesos de un pozo y de doble pozo (“twin tub”)
5.4. Fabricación de componentes pasivos integrados
5.4.1. Resistencias integradas
5.4.2. Condensadores integrados
5.5. Encapsulado y montaje de circuitos integrados
5.5.1. Funciones del encapsulado en los CIs. Importancia del encapsulado
5.5.2. Tipos de encapsulados
5.5.3. Módulos multi-chip (MCM). Tipos de módulos multichip.
5.6. Circuitos integrados de aplicación específica. Tipos y características.
5.6.1. Circuitos digitales, analógicos y mixtos
5.6.2. Circuitos custom y semi-custom
5.6.3. Circuitos parcialmente prefabricados (“Gate Array” y “Sea of gates”)
5.6.4. Circuitos parcialmente prediseñados, celdas estándar y macroceldas
5.6.5. Circuitos totalmente prefabricados: circuitos programables.

6. Análisis y diseño de circuitos integrados digitales en el nivel físico

6.1. Máscaras necesarias para la fabricación de un circuito CMOS
6.2. Reglas de diseño
6.2.1. Motivación de las reglas de diseño: tolerancias de fabricación, etc.
6.2.2. El parámetro característico de tamaño (l).
6.2.3. Reglas de diseño basadas en l.
6.2.4. Comprobación de las reglas de diseño (DRC)
6.3. Extracción de parámetros y simulación con SPICE
6.4. Ejemplos de aplicación
6.4.1. Puertas lógicas y biestables.
6.4.2. Circuitos con puertas de transmisión
6.4.3. Elementos de entrada y salida (PADs)
6.4.4. Ejercicios de examen
6.5. Consideraciones prácticas acerca del diseño
6.5.1. El fenómeno del latch-up. Reducción del riesgo de latch-up. Efecto sobre la distribución de la alimentación.
6.5.2. Distribución del reloj.
6.5.3. Optimización del retraso

7. Test de circuitos integrados

7.1. Introducción
7.1.1. Modelo de fallo
7.1.2. Cobertura de fallos.
7.1.3. Generación de vectores de test.
7.2. Diseño para test (DFT)
7.2.1. Técnicas Ad-hoc
7.2.2. Técnicas estructuradas.
7.2.2.1. Scan Path
7.2.2.2. Built-In Self-Test
7.2.3. Boundary Scan

8. Análisis y diseño de circuitos integrados analógicos

8.1. Revisión de circuitos básicos analógicos realizados con transistores MOS
8.1.1. Fuentes de corriente.
8.1.2. Amplificadores NMOS en fuente común.
8.1.3. Amplificadores diferenciales CMOS.
8.2. Diseño de amplifcadores CMOS
8.2.1. Ejemplo de un AO CMOS.
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