Modeliranje elektroničkih komponenti za integrirane sklopove
Opis predmeta
Cilj predmeta je stjecanje znanja i vještina u području modeliranja mikro- i nanoelektroničkih komponenti za integrirane sklopove u svrhu točnih simulacija koje omogućuju ubrzanje i pojeftinjenje procesa projektiranja integriranih sklopova. Predmet obuhvaća: principe modeliranja te DC, AC, tranzijentne, visokofrekvencijske i simulacije šuma; drift-difuzijski model i analizu naprednih tranzistorskih struktura poput FinFET-a; empirijske i fizikalne modele unipolarnih i bipolarnih tranzistora u različitim tehnologijama; implementaciju učinkovitih modela u jezicima C i Verilog-A. Predmet će pružiti cjelovito razumijevanje procesa projektiranja od mjerenja, izrade modela i kalibracije, do projektiranja demonstracijskog sklopa na računalu.
Ishodi učenja
- Razumjeti vezu između mjerenja, izrade i kalibracije modela, te projektiranja integriranog sklopa.
- Odabrati prikladan pristup modeliranju ovisno o primjeni i simulacijskom okruženju.
- Primijeniti programske jezike C i Verilog-A za implementaciju modela.
- Objasniti metode modeliranja za DC, AC, tranzijentne, visokofrekvencijske i simulacije šuma.
- Izraditi razvojni alat u programskom okruženju za simulaciju elektroničkih sklopova.
- Izraditi jednostavni simulacijski program u jeziku C korištenjem naprednih numeričkih biblioteka
Oblici nastave
Predavanja
Prema tjednom planu nastave s primjerima.
Provjere znanjaPismeni ispiti s pitanjima na zaokruživanje.
Laboratorijske vježbeRazvoj modela i simulatora elektroničkih komponenti u paketima/jezicima: Matlab, Verilog-A, C (s bibliotekama BLAS i LAPACK), CUDA (s bibliotekama cuBLAS i cuSOLVER).
SeminariStudentski projekt.
Način ocjenjivanja
Kontinuirana nastava | Ispitni rok | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Vrsta provjere | Prag | Udio u ocjeni | Prag | Udio u ocjeni | ||
Laboratorijske vježbe | 50 % | 40 % | 50 % | 40 % | ||
Seminar/Projekt | 0 % | 20 % | 0 % | 0 % | ||
Međuispit: Pismeni | 0 % | 20 % | 0 % | |||
Završni ispit: Pismeni | 0 % | 20 % | ||||
Ispit: Pismeni | 0 % | 60 % |
Tjedni plan nastave
- SPICE paketi za simulacije elektroničkih sklopova. Učinkovita implementacija SPICE simulatora u jeziku C za numeričko rješavanje sklopova s linearnim i nelinearnim elementima.
- Empirijski modeli FET-ova (Curtice, Triquint, Angelov).
- Fizikalni modeli FET-ova temeljeni na površinskom potencijalu (BSIM, PSP) i naboju (EKV).
- Osnove programiranja u jeziku Verilog-A na primjerima modeliranja pasivnih komponenti.
- Modeliranje aktivnih komponenti u jeziku Verilog-A na primjerima silicijske diode i MOSFET-a.
- Modeliranje parazitnih elemenata i temperaturnih efekata u jeziku Verilog-A na primjeru silicijskog BJT-a
- Modeliranje šuma i rasipanja karakteristika u jeziku Verilog-A na primjeru silicijskog BJT-a.
- Međuispit
- Izrada modela i razvojnog alata (engl. design kit) u okruženju Advanced Design System.
- Kalibracija razvojnog alata (I-V, strmina, C-V, šum, fT, fmax) i validacija na demonstracijskom sklopu na primjeru GaN HEMT-a.
- TCAD fizikalne simulacije mikro- i nanoelektroničkih komponenti. Primjer analize efekata skaliranja u silicijskim FinFET-ima.
- Drift-difuzijski model za poluvodičke elemente. Poissonova jednadžba. Gummelova i Newtonova metoda
- Samokonzistentno numeričko rješavanje drift-difuzijskih jednadžbi i implementacija u jeziku C.
- Parazitni kvantni efekti u FET-ovima na nanoskali i njihovo uključenje u kompaktne modele. Primjer izrade C programa za simulaciju i analizu kvantizacijskih efekata u MOS tranzistoru.
- Prezentacija studentskih projekata.
Studijski programi
Sveučilišni diplomski
Elektronika (profil)
preporučeni izborni predmeti
(3. semestar)
Literatura
Nositelji
Laboratorijske vježbe
Izvedba
ID 187309
Zimski semestar
4 ECTS
R2 Engleski jezik
R1 E-učenje
30 Predavanja
0 Auditorne vježbe
15 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
Ocjenjivanje
90 izvrstan
75 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan