Đề cương chi tiết Công nghệ thiết kế và chế tạo vi mạch - Khoa điện tử - Trường Đại học kinh tế - Kỹ thuật công nghiệp

Nội dung text: Đề cương chi tiết Công nghệ thiết kế và chế tạo vi mạch - Khoa điện tử - Trường Đại học kinh tế - Kỹ thuật công nghiệp

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO VI MẠCH 1. THÔNG TIN CHUNG Tên học phần (tiếng Việt): CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO VI MẠCH Tên học phần (tiếng Anh): IC DESIGN AND MANUFACTURING TECHNOLOGY Mã môn học: 48 Khoa/Bộ môn phụ trách: KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ Giảng viên phụ trách chính: Th.S Đào Hưng Email: daohung@uneti.edu.vn GV tham gia giảng dạy: Th.S Đào Hưng, Th.S Lê Tuấn Đạt Số tín chỉ: 3(39, 12, 15x3) Số tiết Lý thuyết: 39 Số tiết TH/TL: 12 39+12/2 = 15 tuần x 3 tiết/tuần Số tiết Tự học: 45 Tính chất của học phần: Bắt buộc Học phần tiên quyết: Không Học phần học trước: Không Các yêu cầu của học phần: Sinh viên có tài liệu học tập 2. MÔ TẢ HỌC PHẦN Công nghệ thiết kế và chế tạo vi mạch là học phần cơ sở của chương trình đào tạo đại học ngành công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông học phần được bố trí giảng dạy sau môn kỹ thuật điện tử. Học phần trang bị cho người học những kiến thức về: Cơ sở công nghệ mạch tích hợp, đặc tính của công nghệ MOS, công nghệ CMOS, thiết kế mạch nguyên lý và layout của mạch CMOS, các công nghệ mới trong chế tạo IC, thiết kế trên phần mềm chuyên dụng. 1
2. 3. MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC Kiến thức Cung cấp cho sinh viên nhũng kiến thức về công nghệ MOS, CMOS. Các nguyên tắc và tiến trình trong thiết kế IC, thiết kế trên phần mềm chuyên dụng. Kỹ năng Xây dựng cho sinh viên các định hướng về công nghệ, quy trình chế tạo vi mạch trong linh kiện và các hướng nghiên cứu phát triển trong tương lai. Phẩm chất đạo đức và trách nhiệm Nghiêm túc, trách nhiệm, chủ động, tích cực, chăm chỉ, cẩn thận. CĐR của Mụctiêu Môtả Mứcđộ CTĐT Hiểuđược những kiến thức cơ bản về vi mạch tích hợp [1.3.1] 2 và phương pháp phát triển Hiểuđược những kiến thức về công nghệ MOS [1.3.1] 2 Vận dụng được những kiến thức về công nghệ CMOS. G1 Các nguyên tắc và tiến trình trong thiết kế IC, thiết kế [1.4.3] 3 trên phần mềm chuyên dụng Vận dụng được kỹ năng chế tạo vi mạch nói chung sử [2.1.2] 2 dụng các công nghệ khác nhau Vận dụng thiết kế được các vi mạch lô gisc cơ bản [2.1.4] 2 G2 Vận dụng cách sử dụng các phần mềm để thiết kế và [2.1.4] 2 chế tạo vi mạch tích hợp Có tinh thần trách nhiệm công dân, sống chuẩn mực, [3.1.3] 3 nhân ái. Tuân thủ tốt quy định, luật pháp của nhà nước và cộng đ ng. Có trách nhiệm ã hội tốt đối với tập thể đơn vị [3.2.1] 3 và đối với cộng đ ng. G3 Trung thực nhiệt tình trong công việc, có tư cách, tác phong, thái độ đáp ứng chuẩn mực của ngành tôntrọng và hợp tác với đ ng nghiệp tuyệt đối tuân thủ đạo đức [3.2.1] 3 nghề nghiệp tuân thủ các quy định về chuyên môn nghiệp vụ. 2
3. 4. CHUẨN ĐẦU RA HỌC PHẦN CĐR Mã Môtả CĐR họcphần của CĐR Sau khihọcxongmônhọcnày, ngườihọccóthể: CTĐT G1 Vềkiếnthức G1.1.1 Hiểu được cơ sở của vi mạch tích hợp [1.3.1] G1.1.2 Hiểu được đặc tính của vi mạch MOS [1.3.1] G1.2.1 Hiểu được công nghệ CMOS [1.4.3] G1.2.2 Hiểu mạch CMOS và vận dụng thiết kế LAYOUT [1.3.1] G2 Về kỹ năng G2.1.1 Vận dụng thực hành được với công nghệ MOS [2.1.2] G2.1.2 Vận dụng thực hành được công nghệ MOS [2.1.4] G2.1.3 Vận dụng thực hành ứng dụng công nghệ thiết kế LAYOUT [2.1.4] G2.2.1 Vận dụng thực hành sử dụng phần mềm để thiết kế vi mạch [2.2.5] G3 Năng lực tự chủ và trách nhiệm G3.1.1 Có tinh thần trách nhiệm công dân, sống chuẩn mực, nhân ái. [3.1.1] Tuân thủ tốt quy định, luật pháp của nhà nước và cộng đ ng. Có trách G3.2.1 [3.2.1] nhiệm ã hội tốt đối với tập thể đơn vị và đối với cộng đ ng. Trung thực nhiệt tình trong công việc, có tư cách, tác phong, thái độ đáp ứng chuẩn mực của ngành tôntrọng và hợp tác với đ ng nghiệp tuyệt đối G3.2.2 [3.2.1] tuân thủ đạo đức nghề nghiệp tuân thủ các quy định về chuyên môn nghiệp vụ. 3
4. 5. NỘI DUNG MÔN HỌC, KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Tài liệu Số Số học tập, STT Nội dung tiết tiết tham LT TH khảo CHƯƠNG 1:CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MẠCH TÍCH HỢP 1 1.1 Mạch tích hợp 3 1,2,3,4 1.2 Phân loại mạch tích hợp 1.3 Bán dẫn và các hạt tải CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH CỦA CÁC LINH KIỆN MOS 2.1 Các đơn vị cơ sở của mạch tích hợp 2 3 1,2,3,4 2.2 Transistor NMOS 2.3 Transistor PMOS 2.4 Điện áp và chế độ hoạt động của transistor MOS 3 3 1,2,3,4 2.5 Đặc tuyến V- I linh kiện MOS CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CMOS 3.1 Khái niệm cơ bản 3.2 Công nghệ CMOS 4 3.2.1 Nền tảng 3 1,2,3,4 3.2.2 Hình thành Wafer 3.2.3 Kỹ thuật in ảnh lito 3.2.4 Hình thành well và kênh 3.2.5 Chế tạo vi mạch silicon 3.2.6 Cách ly 5 3 1,2,3,4 3.2.7 O ide cổng 3.2.8 Hình thành cổng, máng, ngu n 3.2.9 Tiếp úc và tạo kim loại 6 3.2.10 Lớp kính bảo vệ 3 1,2,3,4 3.2.11 Đo lường 7 Thảo luận chương 1,2,3. Bài tập chương 1,2,3 6 1,2,3,4 CHƯƠNG 4: MẠCH CMOS THIẾT KẾ VÀ LAYOUT 8 4.1. Cấu trúc CMOS 3 1,2,3,4 4.2 Thiết kế vật lý cơ bản các cổng logic đơn giản 4
5. Tài liệu Số Số học tập, STT Nội dung tiết tiết tham LT TH khảo 4.2.1 Cổng NOT 4.2.2 Cổng NAND 4.2.3 Cổng NOR 4.2.4 Cổng XOR 4.2.5 Cổng NAND, NOR ba ngõ vào 9 4.2.6 Cổng ba trạng thái 3 1,2,3,4 4.2.7 Mạch ghép kênh 4.2.8 Mạch chốt flip -flop 4.3 Quy luật thiết kế layout 4.3.1 Nền tảng của quy luật thiết kế a. Quy luật well b. Quy luật transistor 10 3 1,2,3,4 c. Quy luật tiếp xúc d. Quy luật kim loại e. Quy luật đường xuyên qua 4.3.2 Đường kẻ vạch và cấu trúc khác 4.3.3 Quy luật thiết kế CMOS định tỉ lệ được MOSIS 4.3.4 Nâng cao quá trình xử lý CMOS 11 3 1,2,3,4 a. Transistor b. Liên kết nối CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VI MẠCH THỰC TẾ 5.1 Sử dụng phần mềm S-EDIT 12 3 1,2,3,4 Giới thiêu và hướng dẫn cài đặt phần mềm Vẽ mạch nguyên lý của các cổng logic cơ bản 13 Vẽ Layout của các cổng logic cơ bản 3 1,2,3,4 5.2 Sử dụng phần mềm Multisim Giới thiêu và hướng dẫn cài đặt phần mềm 14 3 1,2,3,4 Vẽ mạch nguyên lý Vẽ mạch layout 15 Thảo luận chương 4,5. Bài tập chương 4, 5 Kiểm tra 6 1,2,3,4 5
6. 6. MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN Mức 1: Thấp Mức 2: Trung bình Mức 3: Cao (Lưu ý: Khi đánh giá mức độ đóng góp từng “nội dung giảng dạy” tới các tiêu chuẩn (G . . ) sẽ ảnh hưởng tới việc phân bổ thời lượng giảng dạy của từng phần nội dung giảng dạy và mức độ ưu tiên kiểm tra đánh giá nội dung đó). Ở đây mới chỉ làm ví dụ cho nội dung phần chương 1 Chuẩn đầu ra học phần Chương Nội dung giảng dạy G1.1.1 G1.1.2 G1.2.1 G1.2.2 G2.1.1 G2.1.2 G2.1.3 G2.2.1 G3.1.1 G3.2.1 G3.2.2 Chương 1: Cơ sở công nghệ mạch tích hợp 1.1. Mạch tích hợp 2 2 2 2 2 1.2. Phân loại mạch tích 1 2 2 2 2 2 hợp 1.3. Bán dẫn và các hạt 2 2 2 2 2 tải Chương 2: Đặc tính của các linh kiện MOS 2.1 Các đơn vị cơ sở của 2 2 2 2 mạch tích hợp 2 2.2 Transistor NMOS 2 2 2 2 2.3 Transistor PMOS 2 2 2 2 2.4 Điện áp và chế độ 2 2 2 2 6
7. Chuẩn đầu ra học phần Chương Nội dung giảng dạy G1.1.1 G1.1.2 G1.2.1 G1.2.2 G2.1.1 G2.1.2 G2.1.3 G2.2.1 G3.1.1 G3.2.1 G3.2.2 hoạt động của transistor MOS 2.5 Đặc tuyến V- I linh 2 2 2 2 kiện MOS Chương 3: Công nghệ xử lý CMOS 3 3.1. Khái niệm cơ bản 2 2 2 2 3.2. Công nghệ CMOS 2 2 2 2 Chương 4: Mạch CMOS thiết kế và LAYOUT 4.1. Cấu trúc CMOS 2 2 2 2 4.2. Thiết kế vật lý cơ bản 4 3 2 2 2 các cổng logic đơn giản 4.3. Quy luật thiết kế 3 2 2 2 layout Chương 5: Thiết kế vi mạch thực tế 5.1 Sử dụng phần mềm S- 5 2 2 2 2 EDIT 5.2 Sử dụng phần mềm 3 2 2 2 7
8. Chuẩn đầu ra học phần Chương Nội dung giảng dạy G1.1.1 G1.1.2 G1.2.1 G1.2.2 G2.1.1 G2.1.2 G2.1.3 G2.2.1 G3.1.1 G3.2.1 G3.2.2 Multisim 7. PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN Quy định Chuẩn đầu ra học phần Điểm thành phần TT (Theo QĐ số 686/QĐ-ĐHKTKTCN ngày (Tỷ lệ %) G1.1.1 G1.1.2 G1.2.1 G1.2.2 G2.1.1 G2.1.2 G2.1.3 G2.2.1 G3.1.1 G3.2.1 G3.2.2 10/10/2018) 1. Kiểm tra định kỳ lần 1 + Hình thức: trắc nghiệm trên giấy + Thời điểm: sau khi họchết chương x x x x 1,2 + Hệ số: 2 Điểm quá trình 2. Kiểm tra định kỳ lần 2 1 (40%) + Hình thức: trắc nghiệm trên giấy + Thời điểm: sau khi họchết chương x x x 3,4 + Hệ số: 2 2. Kiểm tra định kỳ lần 2 x x x + Hình thức: trắc nghiệm trên giấy 8
9. + Thời điểm: sau khi họchết chương 5 + Hệ số: 2 3. Kiểm tra thường uyên + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 15 phút, hỏi đáp, bài tập trên x x x x x x x x x x x lớp + Số lần:Tối thiểu 1 lần/sinh viên + Hệ số: 1 4. Kiểm tra chuyên cần + Hình thức: Điểm danh theo thời gian tham gia học trên lớp x x x x x x x x x x x + Số lần: 1 lần, vào thời điểm kết thúc học phần + Hệ số: 2 + Hình thức: trắc nghiệm trên máy Điểm thi kết thúc tính 2 x x x x x x x x x x x học phần (60%) + Thời điểm: Theo lịch thi học kỳ + Tính chất: Bắtbuộc 9
10. 8. PHƯƠNG PHÁP DẠY VÀ HỌC  Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học. Nêu nội dung cốt lõi của chương và tổng kết chương, sử dụng bài giảng điện tử và các mô hình giáo cụ trực quan trong giảng dạy. Tập trung hướng dẫn học, tư vấn học, phản h i kết quả thảo luận, bài tập lớn, kết quả kiểm tra và các nội dung lý thuyết chính m i chương.  Giảng viên sẽ mô tả các hoạt động thực tế trong quá trình sản uất của một doanh nghiệp liên quan đến việc ây dựng, đọc và giải thích được các bản vẽ thiết kế, chế tạo.  Các phương pháp giảng dạy có thể áp dụng: Phương pháp thuyết trình; Phương pháp thảo luận nhóm; Phương pháp mô phỏng; Phương pháp minh họa; Phương pháp miêu tả, làm mẫu.  Sinh viên chuẩn bị bài từng chương, làm bài tập đầy đủ, trau d i kỹ năng làm việc nhóm để chuẩn bị bài thảo luận.  Trong quá trình học tập, sinh viên được khuyến khích đặt câu hỏi phản biện, trình bày quan điểm, các ý tưởng sáng tạo mới dưới nhiều hình thức khác nhau. 9. QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN 9.1. Quy định về tham dự lớp học  Sinh viên/học viên có trách nhiệm tham dự đầy đủ các buổi học. Trong trường hợp nghỉ học do lý do bất khả kháng thì phải có giấy tờ chứng minh đầy đủ và hợp lý.  Sinh viên vắng quá 50% buổi học dù có lý do hay không có lý do đều bị coi như không hoàn thành khóa học và phải đăng ký học lại vào học kỳ sau.  Tham dự các tiết học lý thuyết  Thực hiện đầy đủ các bài tập được giao trong cuốn sách bài tập hình họa vẽ kỹ thuật  Tham dự kiểm tra giữa học kỳ  Tham dự thi kết thúc học phần  Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học 9.2. Quy định về hành vi lớp học  Học phần được thực hiện trên nguyên tắc tôn trọng người học và người dạy. Mọi hành vi làm ảnh hưởng đến quá trình dạy và học đều bị nghiêm cấm.  Sinh viên phải đi học đúng giờ quy định. Sinh viên đi trễ quá 15 phút sau khi giờ học bắt đầu sẽ không được tham dự buổi học.  Tuyệt đối không làm n, gây ảnh hưởng đến người khác trong quá trình học. 10
11.  Tuyệt đối không được ăn uống, nhai kẹo cao su, sử dụng các thiết bị như điện thoại, máy nghe nhạc trong giờ học. 10. TÀI LIỆU HỌC TẬP, THAM KHẢO 10.1. Tài liệu học tập: [1]. H Văn Sung, Linh kiện bán dẫn và vi mạch, NXB Giáo Dục, 2007. 10.2. Tài liệu tham khảo: [2]. Nguyễn Thúy Vân, Thiết kế logic mạch số, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1999. [3]. Vũ Đức Thọ, Đ Xuân Thụ, Cơ sở kỹ thuật điện tử số, NXB Giáo dục, 2007. [4]. Nguyễn Thúy Vân, Thiết kế logic mạch số, NXB Khoa học kỹ thuật, 2005. 11. HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN  Các Khoa, Bộ môn phổ biến đề cương chi tiết cho toàn thể giáo viên thực hiện.  Giảng viên phổ biến đề cương chi tiết cho sinh viên vào buổi học đầu tiên của học phần.  Giảng viên thực hiện theo đúng đề cương chi tiết đã được duyệt. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Trưởng khoa Trưởng bộ môn Người biên soạn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) Bùi Huy Hải Nguyễn Mai Anh 11