Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Рабочая программа дисциплины
«Моделирование физических процессов в наноструктурах»
Автор программы: Трубочкина Н.К., д.т.н., профессор, ntrubochkina@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры Вычислительных систем и сетей «___»__________ 2014 г
Зав. кафедрой А.В.Вишнеков
Рекомендована секцией УМС «Информационные технологии и вычислительная техника»
«___»____________ 2014 г
Председатель Старых В.А.
Утверждена Проректором НИУ ВШЭ «___»_____________2014 г.
Проректор Рощин С.Ю. ________________________
Утверждена Первым проректором НИУ ВШЭ «___»_____________2014 г.
Первый проректор Радаев В.В. ________________________
Москва, 2014
1. Цели и задачи дисциплины:
1.1. Целью дисциплины «Моделирование физических процессов в наноструктурах»
является изучение методов моделирования физических процессов в наноструктурах и
наносистемах с использованием TCAD Synopsys.
1.2. Задачи изучения:
в результате изучения дисциплины
«Моделирование физических процессов в
наноструктурах» основной задачей является формирование у студента научноинженерного мышления разработчика и исследователя новой элементной базы
вычислительных систем и схем специального назначения.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина относится к блоку Б2.ДВ2.
Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения данной
дисциплины:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Математика. Общий курс
Математика. Спец. главы
Физика
Математическая логика и теория алгоритмов
Теория информации и кодирования
Электротехника и электроника
Схемотехника
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
 инженера разработчика цифровых наноструктур и наносистем различного
назначения для вычислительных систем нового типа;
 инженера исследователя цифровых наноструктур и наносистем различного
назначения для вычислительных систем нового типа.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 знать принципы синтеза и моделирования наноструктур и наносистем
различного назначения для вычислительных систем нового типа
 знать и практически овладеть основными методами моделирования цифровых
наноструктур и наносистем различного назначения для вычислительных систем;
Уметь:
 уметь моделировать схемотехническую базу цифровых наноструктур и
наносистем различного назначения при проектировании различных устройств
вычислительных систем нового типа с использованием передовых TCAD;
Владеть:
 владеть навыками экспериментального исследования
при моделировании
цифровых наноструктур и наносистем различного назначения для
вычислительных систем нового типа;
2
 владеть навыками моделирования и оптимизации параметров цифровых
наноструктур и наносистем различного назначения для вычислительных систем
нового типа при их проектировании (указываются в соответствии с ФГОС ВПО)
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего
часов /
зачетных
единиц
Семестры
5
6
7
8
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
-
-
-
-
-
18
16
Лабораторные работы (ЛР)
36
16
Самостоятельная работа (всего)
18
40
-
-
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
В том числе:
-
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
36
часы
180
зачетные единицы
72
108
ЗП
Экз.
(Виды учебной работы указываются в соответствии)
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины/ На занятиях используется документация
Synopsys на английском языке
№
п/п
1
Наименование
раздела
дисциплины
Sentaurus
Structure Editor
Содержание раздела
1. Getting Started
2. Generating 2D Boundaries
3. Generating Doping Profiles
4. Generating Meshes
3
5. Scripting and Parameterization
6. Three-dimensional Structures
7. Process Emulation Mode
2
Sentaurus Device
1. Basics
2. Carrier Transport Models
3. Mixed Mode
4. Heterostructure Simulations
5. Unified Interface for Optical Generation Calculation
6. Sentaurus Device at Run-Time
7. Running Sentaurus Device in Sentaurus Workbench
8. Input File Templates
9. Special Focus: Device Electrical Breakdown Simulation
10. Special Focus: Bipolar Ic–Vce Device Simulation
11. Special Focus: Traps
12. Special Focus: Stress- and Orientation-dependent MOS
Simulation
3
Sentaurus Visual
1. Getting Started
2. Visualizing 2D Structures
3. Working With XY Plots
4. Visualizing 3D Structures
5. Inspecting the Structure
6. Automating Tasks With Scripting
7. Special Focus: Fitting Dispersive Media for EMW
4
Теоретические
основы
переходной
схемотехники основы для
.
Математическая модель элемента переходной схемотехники.
Основы
твердотельной
переходной
схемотехники.
Необходимость компьютерного физического моделирования
интегральной структуры. Моделирование наноструктур. N=2.
Моделирование внутреннего и поверхностного p-n переходов –
4
5
моделирования
наноструктур и
наносистем
основных
компонентов
твердотельной
переходной
схемотехники
. 2D моделирование внутреннего p→n
перехода с минимальным топологическим размером 20 нм с
электрическим воздействием на электроды. Файл для
моделирования. Результаты моделирования внутреннего p-n
наноперехода. 3D моделирование внутреннего p→n перехода с
минимальным
топологическим
размером
20
нм
с
электрическим воздействием на электроды
.
2D
моделирование поверхностного p-n перехода с минимальным
топологическим размером 20 нм с электрическим воздействием
на электроды. 3D моделирование поверхностного p-n перехода
с минимальным топологическим размером 20 нм и
электрическим воздействием на электроды (p n). Анализ
токовых характеристик внутреннего и поверхностного p-n
переходов.
Технологическая
реализуемость
различных
пространственных реализаций внутреннего и поверхностного
p-n переходов. Используемые физические и математические
модели
для моделирования в Sentaurus Device (TCAD
Synopsys). Транспортные уравнения. Уравнение Пуассона и
уравнения
непрерывности.
Диффузионная
модель.
Сравнительный
анализ
наноструктур
внутреннего
и
поверхностного p-n перехода. Рекомендации.
Моделирование
элементов
переходной
схемотехники
N=3. Синтез и моделирование наноструктуры биполярного
транзистора. Уравнение синтеза абстрактной модели
биполярного транзистора в переходной схемотехнике. Этап 1.
Генерация наноструктур биполярного транзистора (N=3), как
схем
переходной
наносхемотехники.
Этапы
2,3.
Моделирование ступенчатого биполярного транзистора
с
моделью структуры. Этап 4. Основные математические модели
расчета в Sentaurus Device. Транспортные уравнения.
Дополнительные физические модели. Подготовка исходных
данных для 2D моделирования ступенчатого биполярного
транзистора. Смешанный режим моделирования ступенчатого
биполярного транзистора. Результаты 2D моделирования
ступенчатого
биполярного транзистора. Результаты 3D
моделирования наноструктуры
ступенчатого биполярного
транзистора. N=4. Синтез и моделирование наноструктуры
МОП транзистора. Использование переходов полупроводникокисел . Уравнение синтеза абстрактной модели
МОП
транзистора в переходной схемотехнике. Этап 1. Генерация
наноструктур МОП транзистора (N=4), как схем переходной
наносхемотехники. Этапы 2,3. Моделирование МОП
транзистора с моделью структуры . Этап 4
.
Подготовка
исходных данных для 2D моделирования наноструктуры
МОП
транзистора.
Результаты
2D
моделирования
наноструктуры МОП транзистора. Подготовка исходных
данных для
3D моделирования
наноструктуры МОП
транзистора.
Смешанный
режим
моделирования
наноструктуры
МОП
транзистора.
Результаты
3D
моделирования наноструктуры МОП транзистора.
5
6
Моделирование
системы
простейших
логических
элементов
7
Переходная
схемотехника.
Синтез
математических
моделей –
предварительны
й этап
оптимального
моделирования
физических
процессов в
наноструктурах
8
Моделирование
физических
процессов в
Классификация элементов. Система простейших логических
потенциальных элементов. Инвертор. Логическая схема НЕ.
Конъюнктор. Логическая схема И. Дизъюнктор. Логическая
функция ИЛИ. Описание работы дизъюнктора. Элемент
Шеффера. Логическая функция И-НЕ. Элемент Пирса.
Логическая функция ИЛИ-НЕ. Технические параметры
логических элементов ЭВМ. Коэффициент объединения по
входам.
Нагрузочная
способность.
Передаточная
характеристика. Потребляемая мощность. Динамические
параметры логического элемента. Алгоритм создания
переходного элемента. Пример моделирования интегральной
схемы. Схемотехника интегральных инжекционных схем (И2Л)
–
частный случай переходной схемотехники (N=4).
Инжекционный инвертор. Алгоритм синтеза. Принцип
функциональной интеграции. Правила генерации структурных
формул интегральных структур по математической модели
ФИЭ. Пример. Генерация структур для моделей размерностью
8 (N=8). Реализации переходных схем на базе инжекционного
инвертора. Инжекционный инвертор (ИИ) с торцевым
инжектором (схема НЕ). НСТЛ – Непосредственно Связанная
Транзисторная
Логика
(схема
НЕ-Монтажное
И).
Инжекционный вентиль НСТЛ. Схемотехника инжекционных
схем . Инжекционный инвертор. Реализация дизъюнкции.
Инжекционная схема ИЛИ-НЕ/ИЛИ. Схемная реализация
конъюнкции. Инжекционная схема И-НЕ/И. Алгоритм
моделирования сложных схем в схемотехнике И2Л. Другие
типы инжекционных схем .
Операция объединения для синтеза моделей ФИЭ. Пример
проектирование схемы размерностью 4
в переходной
(интегральной) схемотехнике (N=4)
.
Преобразование
математической модели для конкретной технологии (операция
разбиения). Синтез интегральной структуры схемы. Синтез
интегральных структур схем НЕ размерностью 4 (N=4). Анализ
ФИЭ с математической моделью G4.2 на примере
интегральной структуры G4.2.2,
и еѐ сравнение с
инжекционным инвертором G.4.1.2. Правила описания
интегральных структур.
Моделирование
переходных
наноструктур
НЕ.
N=4.
Моделирование наноструктуры вертикального инжекционного
инвертора.
Уравнение
синтеза
абстрактной
модели
вертикального И2Л инвертора в переходной схемотехнике.
Этап 1. Генерация вертикальной
наноструктуры
И2Л
инвертора (N=4), как схемы переходной схемотехники. 2D
моделирование
вертикального
переходного
инвертора.
Результаты 2D моделирования вертикальной наноструктуры
И2Л
инвертора.
3D
моделирование
наноструктуры
вертикального инжекционного инвертора. Другие инверторы
переходной схемотехники (N=5, N=6). Синтез инверторов
(N=5). Синтез комплементарных биполярных инверторов(N=6).
Реализация функции И-НЕ в транзисторной схемотехнике в
базисе Диодно-Транзисторной Логики (ДТЛ). Оптимизация
элемента ДТЛ. Преобразование схемы ДТЛ в ТТЛ с простым
6
биполярной
наноструктуре
И-НЕ
9
Моделирование
физических
процессов в
биполярной
наноструктуре
ИЛИ-НЕ
инвертором. Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ)
с
простым инвертором. Модификации ТТЛ с простым
инвертором. ТТЛ со сложным инвертором. Модификации схем
ТТЛ со сложным инвертором. ТТЛ с диодом в базовой цепи Т4.
ТТЛ с ключом в базовой цепи выходного транзистора. ТТЛ с
использование пары Дарлингтона. Улучшение быстродействие
схемы ТТЛ со сложным инвертором. ТТЛ с использованием
медленного диода. Первый алгоритм. ТТЛ с использованием
двухэмитерного транзистора Т2. Второй алгоритм. ТТЛ с
диодами Шоттки. ТТЛШ – схемы ТТЛ с транзисторами
Шоттки.
Реализация функции И-ИЛИ-НЕ в схемотехническом базисе
ТТЛ. Схема ТТЛ с тремя состояниями. Реализация схемы И-НЕ
в переходной схемотехнике
. Синтез комплементарной
ТТЛ (КТТЛ) с простым инвертором (N=8). Уравнение синтеза
схемы И-НЕ в переходной схемотехнике. Синтез интегральных
структур КТТЛ.
Эпитаксиально-планарная
технология.
Многослойные
интегральные
схемы.
Трехмерные
интегральные
схемы
(3D
ИС)
КТТЛ.
Алгоритмы
моделирования СБИС в базисе ТТЛ. Алгоритм моделирования
сложных схем в базисе ТТЛ И-НЕ.
Алгоритм
моделирования сложных схем в базисе ТТЛ И-ИЛИ-НЕ.
Результаты компьютерного моделирования
переходного
элемента
И-НЕ
(N=8).
Физическое
моделирование
наноструктуры переходного элемента И-НЕ (N=8)
Реализация функции ИЛИ-НЕ в переходной схемотехнике.
Синтез моделей ФИЭ класса НСТЛ. Токовый ключ – первая
модификация ЭСЛ. Работа токового ключа. Достоинства и
недостатки токового ключа. Схема МЭСЛ – вторая
модификация ЭСЛ – реализации функционально полного
логического вентиля на базе токового ключа. Схема ЭСЛ –
третья модификация . Зависимость логических нуля и единицы
от разбросов напряжения питания . ЭСЛ с отрицательным
напряжением питания – четвертая модификация ЭСЛ. Схема
источника опорного напряжения для ЭСЛ. Схема ЭСЛ с одним
источником питания – пятая модификация. Пример
использования Монтажного ИЛИ для реализации сложных
логических функций. Алгоритмы моделирования сложных
схем в базисе ЭСЛ. Алгоритм моделирования сложных схем в
базисе ЭСЛ ИЛИ-НЕ. Алгоритм моделирования сложных схем
в базисе ЭСЛ ИЛИ-НЕ-Монтажное ИЛИ. ЭСЛ в переходной
схемотехнике. Математические модели ЭСЛ в переходной
схемотехнике. Генерация моделей наноструктур ИЛИ-НЕ в
классе МЭСЛ. Физическое моделирование наноструктуры
переходного элемента ИЛИ-НЕ (НСТЛ). Уравнение синтеза.
Генерация наноструктуры. Компьютерное моделирование
наноструктуры ИЛИ-НЕ.
7
10
Моделирование
физических
процессов в
МОП
наноструктурах
11
Моделирование
физических
процессов в
КМОП
наноструктурах
12
Моделирование
физических
процессов в БиМОП
наноструктурах
13
Моделирование
физических
процессов в
СБИС
14
Моделирование
физических
МОП транзисторы. МОП инверторы. МОП инвертор с двумя
источниками питания. Вариант 1. МОП инвертор с одним
источником питания. Вариант 2. МОП инвертор с одним
источником питания. Вариант 3. Представление МОП
инвертора в переходной схемотехнике. Уравнение синтеза
математической модели МОП
инвертора в переходной
схемотехнике. Генерация полупроводниковых структур МОП
инвертора. Физическое моделирование наноструктуры МОП
инвертора – схемы переходной схемотехники. МОП схема ИНЕ. Транзисторная схемотехника. Математическая модель и
структурные формулы МОП схемы И-НЕ в переходной
схемотехнике.
МОП
схема
ИЛИ-НЕ.
Транзисторная
схемотехника. Математическая модель МОП схемы ИЛИ-НЕ в
переходной схемотехнике. Принципы синтеза МОП схем из
транзисторов . Проектирование логических МОП схем любой
сложности на МОП транзисторах. Алгоритм моделирования.
Достоинства и недостатки МОП схем.
КМОП инвертор в транзисторной схемотехнике . Интегральная
структура КМОП инвертора в эпитаксиально-планарной
технологии. Математическая модель КМОП схемы НЕ в
переходной
схемотехнике. Компьютерное моделирование
наноструктуры планарного КМОП инвертора. Компьютерное
моделирование
вертикальной
наноструктуры
КМОП
инвертора. КМОП вентиль И-НЕ в транзисторной
схемотехнике. Математическая модель КМОП схемы И-НЕ в
переходной схемотехнике. КМОП вентиль ИЛИ-НЕ в
транзисторной схемотехнике. Математическая модель КМОП
схемы ИЛИ-НЕ в переходной схемотехнике. Общее в КМОП
схемах НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Принципы синтеза КМОП схем
любой сложности. Проектирование КМОП схем любой
сложности. Алгоритм моделирования. Достоинства и
недостатки КМОП схем.
БиМОП инвертор. Уравнение синтеза математической модели.
Генерация полупроводниковых структур БиМОП инвертора.
Компьютерное моделирование переходной наноструктуры
БиМОП инвертора размерностью N=6. Исходные данные для
физического моделирования. Результаты моделирования
переходной наноструктуры БиМОП инвертора размерностью
N=6. БиМОП схема И-НЕ. Транзисторные варианты – БиМОП
ТТЛ. Синтез переходных моделей БиМОП схем И-НЕ. БиМОП
схема ИЛИ-НЕ. Транзисторный вариант – БиМОП НСТЛ.
Синтез переходной модели БиМОП схемы ИЛИ-НЕ.
Этапы моделирования устройств. Постановка задачи.
Определение схемотехнического базиса и типа моделирования.
Реализация логических уравнений устройства в выбранном
схемотехническом базисе. Алгоритмы моделирования схем в
различных схемотехнических базисах. Проектирование
устройств в переходной схемотехнике. Сравнительный анализ
транзисторной и переходной схемотехник. Проектирование
сложных комбинационных схем в переходной схемотехнике.
Структурная схема триггера. Классификация триггеров.
Комбинированные
триггеры.
Асинхронные
триггеры.
8
процессов в
наноструктурах
триггерных схем
15
16
Моделирование
физических
процессов в
наноструктурах
последовательно
стных цифровых
функциональны
х устройств
Моделирование
физических
процессов в
наносистеме
регистров
Бистабильная
ячейка
или
асинхронный
RS-триггер.
Модификации RS-триггера. R-триггер. S-триггер. E-триггер.
Универсальный триггер JK.
Т-триггер. D-триггер. DVтриггер
.
Методы
моделирования
триггеров.
Проектирование
триггеров
на
основе
RS-триггера.
Проектирование
R-триггера
на
основе
RS-триггера.
Проектирование
S-триггера
на
основе
RS-триггера.
Проектирование E-триггера на основе RS-триггера. Метод
преобразований
характеристических
уравнений.
Проектирование JK-триггера на основе RS-триггера. Метод
сравнения характеристических уравнений. RS-триггер на JKтриггере. T-триггер на JK-триггере. D-триггер на JK-триггере.
Т-триггер на DV-триггере. D-триггер на DV-триггере. Метод
моделирования триггеров по характеристическим уравнениям.
Проектирование
RS-триггера
по
характеристическому
уравнению
в
различных
схемотехнических
базисах.
Синхронные триггеры. Проектирование триггеров на МОП
транзисторах и КМОП парах транзисторов. Проектирование
комбинированных
триггеров.
Многотактные
триггеры.
Двухтактные триггеры. Двухтактный RS-триггер в базисе ИНЕ. Двухтактный JK-триггер в базисе И-НЕ. Триггеры в
переходной схемотехнике. Модели бистабильных ячеек в
переходной биполярной схемотехнике . Биполярная ДБЯвх
(первый вариант). Биполярная
БЯвх (второй вариант).
Компьютерное моделирование наноструктуры RS триггера.
Биполярная КБЯвых. Биполярная
КБЯвх. Биполярная
ДБЯвых. Модели бистабильных ячеек в переходной МОП,
КМОП и БиМОП схемотехниках. ДБЯвх в переходной МОП
схемотехнике. ДБЯвх в переходной КМОП схемотехнике.
ДБЯвх в переходной БиМОП схемотехнике. D-триггер в
переходной схемотехнике.
Общая структурная схема последовательностного устройства.
Пример моделирования последовательностной схемы. Ее
наноструктура.
Классификация регистров. Регистр с параллельными приемом и
выдачей информации. Регистр с параллельным приемом и
последовательной
выдачей информации. Регистр с
последовательным приемом и параллельной
выдачей
информации. Регистр с последовательными приемом и выдачей
информации. Универсальный регистр. Регистры хранения.
Регистр хранения на RS триггерах. Регистр хранения на D
триггере. RS-триггер с парафазным приемом и выдачей
информации. Реализация на регистрах логических операций.
Поразрядная
дизъюнкция.
Поразрядная
конъюнкция.
Поразрядное сложение по модулю 2. Примеры использования
поразрядных логических операций на регистрах. Сумматор на
регистрах
. Аппаратное сравнение двух векторов на
9
17
18
19
Моделирование
физических
процессов в
наносистеме
счетчиков
Моделирование
физических
процессов в
наносистеме
генераторов
чисел
Наносистемы
комбинационны
х устройств.
Моделирование
в TCAD
Synopsys
20
Наносистемы
памяти.
Схемотехника
матриц.
Матричное
проектирование
Моделирование
в TCAD
Synopsys
21
Методика
создания СБИС
в переходной
схемотехнике
22
Система
математических
моделей и
наноструктур
логических
элементов и
элементов
памяти
регистрах. Регистры сдвига. Реализация регистра сдвига на RSтриггерах. Регистр сдвига на двухтактных RS-триггерах.
Регистр сдвига на однотактных RS-триггерах. Трехтактный
регистр. Реверсивный регистр. Пример моделирования схемы
памяти в переходной схемотехнике. Регистр в переходной
схемотехнике.
Последовательные
счетчики.
Параллельные
счетчики.
Вычитающий счетчик. Счетчик с ненормальным порядком
счета
(частный случай генератора чисел). Реверсивный
счетчик с основанием 10. Последовательно-параллельные
счетчики. Счетчик с основанием 100.
Пример моделирования наносистемы генератора чисел.
Дешифраторы. Пример 1. Использование дешифратора в
схемах памяти. Пример 2. Дешифратор для семисегментного
индикатора. Шифраторы. Мультиплексоры. Двухкаскадный
мультиплексор.
Реализация логических функций на мультиплексоре.
Демультиплексоры.
Арифметико-логические
устройства.
Схемы сравнения – двоичные компараторы.
Классификация
полупроводниковых
запоминающих
устройств. ЗУПВ. Биполярный запоминающий элемент ЗУПВ.
МОП запоминающий элемент ЗУПВ. ПЗУ. Строковое ПЗУ.
ПЗУ с выборкой одного разряда. Программируемые
биполярные ПЗУ. Масочно-программируемые ПЗУ. Работа
МОП ПЗУ. Стираемые ПЗУ. Применение ПЗУ. Примеры.
Сумматор на ПЗУ. Счетчик на ПЗУ. Генератор чисел на ПЗУ.
Хранение в ПЗУ графических образов и текстовых символов.
Хранение в ПЗУ оцифрованного сигнала. Программируемые
логические матрицы (ПЛМ). Основной вентиль биполярной
ПЛМ. Построение ПЛМ. Использование ПЛМ без триггеров в
сложных устройствах. Реализация на одной ПЛМ нескольких
устройств. ПЛМ с триггерами.
Синтез математических моделей элементов
и устройств
переходной
схемотехники.
Алгоритмы.
Генерация
наноструктур элементов
и устройств переходной
схемотехники. 2D и 3D моделирование переходных
наноструктур .
Особенности
моделирования
элементов
переходной
схемотехники. Дополнительное программное
обеспечение (ПО).
Система математических моделей и наноструктур логических
элементов и элементов памяти переходной схемотехники
различной
размерности
для
полупроводниковой
наноэлектроники.
Варианты физического компьютерного моделирования.
10
переходной
схемотехники
различной
размерности для
моделирования в
TCAD Synopsys
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
7
8
…
1.
Конструкторскотехнологическое
обеспечение
производства ЭВМ
1-22
2.
Теория моделирования
систем и сетей
1-22
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1
Наименование раздела
дисциплины
Sentaurus Structure Editor
Лекции
Практ.
зан.
Лаб.
зан.
СРС
Всего
*
*
*
2
Sentaurus Device
*
*
*
3
Sentaurus Visual
*
*
*
4
Теоретические основы
переходной схемотехники.
Основа для моделирования
Моделирование элементов
переходной схемотехники
*
*
*
*
*
*
*
Моделирование системы
простейших логических
элементов
Переходная схемотехника.
Синтез математических
моделей – предварительный
этап оптимального
*
*
*
*
*
*
*
*
5
6
7
11
моделирования физических
процессов в наноструктурах
Моделирование физических
процессов в биполярной
наноструктуре И-НЕ
Моделирование физических
процессов в биполярной
наноструктуре ИЛИ-НЕ
Моделирование физических
процессов в МОП
наноструктурах
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
11
Моделирование физических
процессов в КМОП
наноструктурах
*
*
*
*
12
Моделирование физических
процессов в Би-МОП
наноструктурах
*
*
*
*
13
Моделирование физических
процессов в СБИС
*
*
*
*
14
Моделирование физических
процессов в наноструктурах
триггерных схем
*
*
*
*
15
Моделирование физических
процессов в наноструктурах
последовательностных
цифровых функциональных
устройств
Моделирование физических
процессов в наносистеме
регистров
Моделирование физических
процессов в
наносистеме счетчиков
Моделирование физических
процессов в
наносистеме генераторов
чисел
Наносистемы
комбинационных устройств.
Моделирование в TCAD
Synopsys
Наносистемы памяти.
Схемотехника матриц.
Матричное проектирование
Моделирование в TCAD
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
8
9
10
16
17
18
19
20
12
21
22
Synopsys
Методика создания СБИС в
переходной схемотехнике
Система математических
моделей и наноструктур
логических элементов и
элементов памяти переходной
схемотехники различной
размерности для
моделирования в TCAD
Synopsys
*
*
*
*
*
*
6. Лабораторный практикум
№ п/п
№ раздела
дисциплин
ы
1
4
2
5
3
4
4
5
5
5
6
7
7
8
9
10
11
12
8
9
10
11
12
14
13
20
Наименование лабораторных работ
Моделирование
электрических
и
физических
характеристик различных переходов
Моделирование
электрических
и
физических
характеристик биполярного транзистора
Моделирование
электрических
и
физических
характеристик МОП транзистора
Моделирование
наноструктуры
тонкослойного
биполярного инвертора
Моделирование различных модификаций наноструктур
МОП инвертора
Моделирование
наноструктуры
инжекционного
инвертора
Моделирование наноструктуры И-НЕ
Моделирование наноструктуры ИЛИ-НЕ
Моделирование наноструктуры МОП инвертора
Моделирование наноструктуры КМОП инвертора
Моделирование наноструктуры Би-МОП инвертора
Моделирование RS наноструктуры
Моделирование цифровых наносистем (логики,
памяти)
Трудоемкость
(часы/за
четные
единицы
)
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
7. Самостоятельная работа по дисциплине
Самостоятельная работа студентов предусматривает следующие виды работ:
 самостоятельное изучение лекционного материала;
 поиск информационных ресурсов по пройденной теме в интернете;
 подготовка к лабораторным работам;
 самостоятельное изучение информационных источников по отдельным темам;
 подготовка к зачетам и экзаменам
13
 создание потокового сайта по наносхемотехнике.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Трубочкина Н.К. Моделирование 3D наносхемотехники. Бином. Лаборатория
знаний. М. 2012. 499 с. (основное учебное пособие).
2. Документация Synopsys. http://nadin.miem.edu.ru/Sentaurus_Training_2014/index.html
(на сайте преподавателя)
3. Алакоз Г. М., Котов А. В., Курак М. В., Попов А. А., Сериков А. П.
Вычислительные наноструктуры, Ч. 1. Задачи, модели, структуры. Издательство:
Интуит.РУ, БИНОМ.ЛЗ 2010 487 с.
4. Алакоз Г. М., Котов А. В., Курак М. В., Попов А. А., Сериков А. П.
Вычислительные наноструктуры, Ч. 2. — Программно-аппаратные платформы.
Издательство: Интуит.РУ, БИНОМ.ЛЗ. 2010. 399 с.
5. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Издательство :
ФИЗМАТЛИТ. 2009. 416 с.
6. Трубочкина Н.К. Схемотехника ЭВМ. Учебное пособие. М. МИЭМ, 2008.
7. Схемотехника ЭВМ. Учебник для вузов под ред. Соловьева Г.Н.-М.: Высш. Шк.
1985.
8. Микропроцессоры: В 3-х кн. Кн. 1 и 2. Средства сопряжения. Контролирующие и
информационно-управляющие системы. Учебник для вузов/под ред. Преснухина
Л.Н. - М.: Высшая школа, 1986.
9. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ. - М.: Высшая школа,
1987.
10. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника.-СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2000.
(учебное пособие для вузов).
11. Ю.В. Новиков "Основы цифровой схемотехники" М.: изд. "Мир", 2001;
12. В.В. Корнеев, А.В.Киселев Современные микропроцессоры. Изд.2 М.: Нолидж,
2000.
13. Электронные вычислительные машины. Лабораторный практикум: учебное
пособие/ под ред. Соловьева Г.Н. - М.: Высшая школа,1987.
14. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на
интегральных микросхемах: справочник. - М.: Радио и связь. 1990.
15. Каган
Б.М.
Электронные вычислительные машины и системы. -М.:
Энергоатомиздат, 1985.
16. Каган Б.М. ЭВМ и системы: учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат,
1991.
17. Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. -М.: Энергоатомиздат,
1988.
18. С.Мурога. Систкмное проектирование сверхбольших интегральных схем. В двух
книгах. Пер. с англ.. Под редакцией В.М.Кисельникова. М.: – Мир 1985.
19. Н.К.Трубочкина. Машинное моделирование функционально-интегрированных
элементов. Учебное пособие. М.: – МИЭМ, 1989.
20. Н.К.Трубочкина. Сборник контрольных вопросов и задач по курсу "Схемотехника
ЭВМ". М.: – МИЭМ, 1993.
21. В.С. Жданов, В.Т.Капитанов, Н.К.Трубочкина, Л.Е.Захарова. Методические
указания к компьютерному практикуму по дисциплине "Схемотехника". САПР
ПЛИС типов EP900, 22V10. М.: – МИЭМ, 1996.
22. В.С. Жданов, Н.К.Трубочкина, Л.Е.Захарова. Методические указания для
выполнения курсового проекта по курсу "Схемотехника ЭВМ". М.: – МИЭМ, 1997.
14
23. В.С. Жданов, Н.К.Трубочкина, Л.Е.Захарова. Задания к лабораторным работам по
САПР ПЛИС. Учебное пособие. М.: – МИЭМ, 1998.
б) дополнительная литература
1. Деффейс К., Деффейс С. Удивительные наноструктуры (пер. с англ.)
Издательство : БИНОМ. Лаборатория знаний. 2011. 206 с.
2. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. под ред. Якубовского С.В. М.:Сов. радио, 1985.
3. Основы построения технических средств ЕС ЭВМ на интегральных микросхемах
под ред. Файзулаева Б.Н. - М.: Радио и связь, 1981. Применение интегральных
микросхем в электронной вычислительной технике: справочник под ред.
Файзулаева Б.Н., Тарабрика Б.В. - М.: Радио и связь, 1986.
4. Проектирование цифровых систем на комплектах микропрограммируемых БИС,
под ред. Колесникова В.Г. - М.: Радио и связь, 1984.
5. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств: справочник под ред.
Гордонова А.Ю. - М.: Радио и связь, 1987.
6. Хоровиц П., Хипп Ч. Исскуство схемотехники, в 3-х томах. Пер. с англ.- 2-ое изд.
-М.: Мир. 1993.
7. Базовые матричные кристаллы и матричные БИС. В.Г.Домрачев и др.-М.:
Энергоатомиздат. 1992. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты
интегральных микросхем: Справочник. В 2-х томах. Под ред. В.А.Шахнова.-М.:
Радио и связь. 1988.
8. Микропроцессоры и микропроцессорные комплексы интегральных микросхем:
Справочник. В 2-х томах. Под ред. В.А. Шахнова. – М.: Радио и связь,1988.
9. Логические ИС КР1533, КР1534: Справочник. И.И.Петровский и др. ТОО
"Бином", 1993.
10. Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП: Справочник. - М.: Ягуар, 1993.
11. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. П.П.Мальцев и др. -М.:
Радио и связь, 1994
12. Программируемые логические ИМС на КМОП - структура и их применение
П.П.Мальцев, Н.И. Гарбузов, А.П.Шарапов, Д.А.Кнышев -М.: Энергоатомиздат,
1998. (зарубежные интегральные микросхемы).
в) программное обеспечение
программа Sentaurus Device (Synopsys)
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
компьютерный класс с выходом в Internet.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Документация Synopsys. http://nadin.miem.edu.ru/Sentaurus_Training_2014/index.html
(на сайте преподавателя)
Составитель:
/Трубочкина Н.К./
15
Рецензент:
/Шапкин Ю.А/
Заведующий кафедрой ВСиС:
/ Вишнеков А.В. /
Декан ФИТВТ:
/ Старых В.А. /
16