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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E ESTATÍSTICA

PROGRAMA DE ENSINO

1. Identificação

Disciplina:INE5442 - Circuitos e Sistemas Integrados
Nível:Graduação
Carga Horária:72 horas-aula (Teórica: 60; Prática: 12)
Vigência:De 2020-1 até a presente data

2. Ementa

Modelagem simplificada de transistores NMOS e PMOS. O inversor CMOS: característica de transferência, atraso, consumo estático e dinâmico. Lógica combinacional, flip-flops e registradores em CMOS. Estruturas regulares: ULA, PLA, ROM. Princípios básicos de processos de fabricação. Regras geométricas e elétricas de projeto. Scaling. Variabilidade em tecnologias submicrométricas. Estilos full e semi-custom, lógica programável pelo usuário. Leiaute. Níveis de abstração, metodologias de projeto e ferramentas de EDA (simuladores, analisadores, extratores, ferramentas de verificação e síntese).

3. Cursos Relacionados

4. Objetivos

4.1 Objetivo Geral:

Abordar os fundamentos de dispositivos MOS, circuitos CMOS e sistemas eletrônicos VLSI, sob uma perspectiva de projeto de sistemas digitais.

4.2 Objetivos Específicos:

  1. Familiarizar os estudantes com as diferentes representações de projeto;
  2. Familiarizar os estudantes com as diferentes alternativas de implementação de circuitos e sistemas digitais;
  3. Familiarizar os estudantes com o fluxo de projeto de circuitos digitais, informando-os sobre as diferentes classes de ferramentas e sobre o seu uso em distintas metodologias.

5. Conteúdo Programático

  1. Evolução tecnológica e representação de projeto [2 horas-aula]
    1. Desafios de projeto decorrentes da evolução tecnológica
    2. Níveis de abstração para representação de projeto
  2. Métricas de qualidade de um circuito digital [2 horas-aula]
    1. Custo do circuito integrado
    2. Funcionalidade e Robustez
    3. Desempenho
    4. Consumo de energia e potência
  3. O processo de fabricação [8 horas-aula]
    1. Fabricação de circuitos integrados CMOS
    2. Regras de projeto
    3. Encapsulamento de circuitos integrados
    4. Tendências da tecnologia de processo
    5. Variabilidade em tecnologias sub-micrométricas
  4. Os dispositivos eletrônicos [8 horas-aula]
    1. O diodo
    2. O transistor MOS(FET)
  5. Os meios de conexão [6 horas-aula]
    1. Parâmetros das conexões: capacitância, resistência e indutância
    2. Modelos elétricos de meios de conexão
  6. O inversor CMOS [8 horas-aula]
    1. Operação
    2. Comportamento estático
    3. Comportamento dinâmico
    4. Potência e energia
    5. Impacto do ?scaling?
  7. Circuitos combinacionais em CMOS [6 horas-aula]
    1. Circuitos CMOS estáticos
    2. Circuitos CMOS dinâmicos
  8. Circuitos sequenciais em CMOS [6 horas-aula]
    1. Latches e registradores estáticos
    2. Latches e registradores dinâmicos
    3. Circuitos seqüenciais não-biestáveis
    4. Alternativas de temporização
  9. Alternativas de implementação para circuitos digitais [6 horas-aula]
    1. Projeto ?Full custom? e ?Semi custom?
    2. Projeto baseado em estruturas regulares (?arrays?)
  10. Blocos aritméticos [6 horas-aula]
    1. Somadores
    2. Multiplicadores
    3. Deslocadores
  11. Memória e estruturas regulares [8 horas-aula]
    1. Classificação das memórias e principais subcomponentes
    2. O núcleo da memória
    3. Confiabilidade e rendimento
    4. Consumo de potência em memórias
    5. Exemplos de memórias e estruturas regulares
  12. Ferramentas de projeto [6 horas-aula]
    1. Ferramentas de síntese automática
    2. Ferramentas de análise
    3. Ferramentas de verificação

6. Bibliografia Básica

  1. UYEMURA, John P. CMOS Logic Circuit Design. 1st ed. 2001. New York, NY: Springer, 2001. xx, 528 p ISBN 9780306475290. Disponível em: https://doi.org/10.1007/b117409
  2. XIU, Liming. VLSI Circuit Design Methodology Demystified: a conceptual taxonomy. Hoboken, New Jersey.: Wiley-IEEE Press, 2008. ISBN 978-0-470-12742-1 Disponível em https://ieeexplore.ieee.org/book/5361012

7. Bibliografia Complementar

  1. WESTE, Neil H. E.; HARRIS, David Money. CMOS VLSI Design: a circuits and systems perspective. Fourth edition. Boston, MA.: Addison Wesley, 2011. ISBN 978-0-321-54774-3
  2. RABAEY, Jan M.; CHANDRAKASAN, Anantha; NIKOLIC, Borivoje. Digital Integrated Circuits: a Design Perspective, 3rd edition, Prentice Hall, USA, 2008.