 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»
Факультет энергетики и электроники
Кафедра «Электронные, радиоэлектронные
и электротехнические системы»
УТВЕРЖДАЮ
И. о. первого проректора по учебной работе
__________________ А. П. Мысютин
«_____» __________________ 2013 г.
Рабочая программа №_____
учебной дисциплины М2.03
«Проектирование и технология электронной компонентной базы»
Код и название направления подготовки: 210100 – «Электроника и наноэлектроника»
Профиль (магистерская программа, специализация): «Промышленная электроника и микропроцессорная техника»
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Брянск 2013
Рабочая программа учебной дисциплины «Проектирование и технология электронной компонентной базы»
для направления подготовки 210100 – «Электроника и наноэлектроника»
Разработал(и):
Доцент, к.т.н., доцент _______ /А. А. Малаханов/
Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
от « 18 » января 2013 г., протокол № 05
Заведующий кафедрой
Доцент, к. т. н. _______ /В. А. Хвостов/
Согласовано:
Начальник учебно-методического управления
доктор техн. наук, профессор / А. А. Реутов /
© Малаханов А.А.
© ФГБОУ ВПО «Брянский государственный
технический университет»
Предисловие
Учебная дисциплина «Проектирование и технология электронной компонентной базы» призвана обеспечить теоретическую и практическую подготовку студентов к проектированию, конструированию и расчету дискретных полупроводниковых приборов, элементов интегральных микросхем, а также изучению и освоению основных и перспективных технологий по изготовлению электронной компонентной базы.
1. Цель освоения дисциплины
Цель – формирование знаний в области проектирования современных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, изучение и практическое освоение технологии изготовления электронной компонентной базы (ЭКБ).
Задачи дисциплины:
обучение методам и технологиям формирования структур основных активных и пассивных элементов ИМС
изучение особенностей полупроводниковых приборов и пассивных элементов в интегральном исполнении;
изучение принципов работы основных схемотехнических базовых элементов;
формирование навыков по исследованию характеристик схемотехнических элементов, определению параметров, характеризующих их работу, анализу полученных результатов, и составлению отчетов;
обучение методам теоретического и экспериментального исследования структурных и электрических схем, получение технических характеристик с помощью физико-математических моделей и алгоритмов исследования;
анализ современных конструкций кремниевых СБИС и технологий их изготовления;
изучение особенностей конструктивно- технологической реализации МОП, КМОП и БиКМОП СБИС;
ознакомление с особенностями создания мощных полупроводниковых приборов;
обучение современным методам автоматизированного проектирования и конструирования электронной компонентной базы.
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М2.03 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю «Промышленная электроника и микропроцессорная техника» направления 210100-«Электроника и наноэлектроника».
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах бакалавриата по направлению 210100-«Электроника и наноэлектроника» профиля «Промышленная электроника»: «Основы проектирования электронной компонентной базы», «Основы технологии электронной компонентной базы», «САПР в электронике», «Схемотехника», «Физические основы электроники».
Дисциплина взаимосвязана с дисциплинами базовой части профессионального цикла «Актуальные проблемы современной электроники» и дисциплиной «Компьютерные технологии в научных исследованиях».
Дисциплина используется при формировании содержания итоговой государственной аттестации.
3. Компетенции обучающихся, формируемые в результате освоения дисциплины
По результатам усвоения теоретического материала, излагаемого в дисциплине, и знакомства с производственно-технологическими вопросами студент должен обладать следующими компетенциями по своему направлению подготовки:
Коды компетенций по ФГОС ВПО
|
Наименование компетенции
|
Результат освоения
|
1
|
2
|
3
|
ОК
|
Общекультурные компетенции
|
ОК-2
|
способностью к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности
|
- знать: основные закономерности исторического процесса в науке и технике, этапы исторического развития в области проектирования и технологии ЭКБ место и значение электроники в современном мире;
- уметь: использовать современные информационные и компьютерные технологии, средства коммуникаций, способствующие повышению эффективности научной и образовательной сфер деятельности;
- владеть: навыками поиска информации о соответствующих новейших разработках и методах проектирования
|
ПК Профессиональные компетенции
|
Общепрофессиональные
|
ПК-1
|
способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин ООП магистратуры
|
- знать: тенденции и перспективы развития проектирования и технологии электронной компонентной базы, а также смежных областей науки и техники;
- уметь: разрабатывать физические и математические модели приборов и устройств
- владеть: навыками программирования
|
ПК-3
|
способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения
|
- знать: современные методы автоматизированного проектирования и конструирования полупроводниковых приборов и ИМС;
- уметь: находить рациональные варианты конструкции дискретных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем;
- владеть: технологией структурного и схемотехнического проектирования схем; особенностями расчета и проектирования быстродействующих и мощных полупроводниковых приборов; современными методами автоматизированного проектирования и конструирования полупроводниковых приборов и ИМС
|
ПК-5
|
способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов
|
- знать: правила эксплуатации, режимы работы и средства диагностирования оборудования, использующегося для производства и диагностики ЭКБ;
- уметь: адаптировать режимы работы оборудования под необходимый вид ЭКБ;
- владеть: контрольно-измерительными приборами для определения параметров ЭКБ.
|
Проектно-конструкторская деятельность
|
ПК-7
|
способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников
|
- знать: о необходимости наличия патентной чистоты при проектировании новых изделий;
- уметь: анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников;
- владеть: навыками поиска патентной информации как в глобальной сети Интернет, так и по библиотечному фонду
|
ПК-8
|
готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения, подготавливать технические задания на выполнение проектных работ
|
- знать: содержание основных этапов проектирования электронной компонентной базы;
- уметь: формулировать исходные данные и показатели назначения для каждого из этапов проектных работ; находить рациональные варианты конструкции дискретных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем;
- владеть: основными методами синтеза электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения;
|
ПК-9
|
способностью проектировать устройства, приборы и системы электронной техники с учетом заданных требований
|
- знать: методы расчета, проектирования, конструирования и модернизации электронной компонентной базы с использованием систем автоматизированного проектирования и компьютерных средств;
- уметь: анализировать техническое задание на проектирование полупроводникового прибора; выполнять проектирование и расчет геометрии областей полупроводникового прибора; находить рациональные варианты конструкции дискретных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем;
- владеть: современными программными средствами (CAD) моделирования, оптимального проектирования и конструирования приборов, схем и устройств электроники и наноэлектроники различного функционального назначения;
особенностями расчета и проектирования быстродействующих и мощных полупроводниковых приборов;
|
Проектно-технологическая деятельность
|
ПК-11
|
способностью разрабатывать технические задания на проектирование технологических процессов производства материалов и изделий электронной техники
|
- знать: основную технологию изготовления электронной компонентной базы; основные паразитные элементы полупроводниковых приборов и методики расчета их параметров;
- уметь: правильно выбирать материалы для изготовления полупроводникового прибора и разрабатывать технические задания на проектирование; разрабатывать технологический маршрут изготовления ЭКБ;
- владеть: методами проектирования электронной компонентной базы и технологических процессов электроники и наноэлектроники
|
Организационно-управленческая деятельность
|
ПК-22
|
готовностью участвовать в поддержании единого информационного пространства планирования и управления предприятием на всех этапах жизненного цикла производимой продукции
|
- знать: организационную структуру, обеспечивающую функционирование и
развитие единого информационного пространства, т.е. обеспечивающую все информационные процессы на предприятии, занимающегося проектированием и производством ЭКБ;
- уметь: организовать сбор, обработку, хранение, распространение, поиск и передачу информации;
- владеть: навыками ведения и чтения баз данных
|
ПК-23
|
готовностью участвовать в проведении технико-экономического и функционально-стоимостного анализа рыночной эффективности создаваемого продукта
|
- знать: технико-экономические характеристики типовых производственных технологических процессов и механизмов и требования к ним;
- уметь: выбрать оптимальный по технико-экономическим показателям и условиям эксплуатации режим создания ЭКБ;
- владеть: навыками определения наиболее эффективных методов создания ЭКБ
|
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы (144 часов).
Вид учебной работы
|
Всего
|
Семестр
|
1
|
Аудиторные занятия (всего)
|
45
|
45
|
В том числе:
|
|
|
Лекции (Л)
|
9
|
9
|
Практические занятия (ПЗ)
|
18
|
18
|
Семинары (С)
|
-
|
-
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
18
|
18
|
Самостоятельная работа (СРС) (всего)
|
69
|
69
|
В том числе:
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
-
|
-
|
Расчетно-графические работы
|
-
|
-
|
Реферат
|
-
|
-
|
Другие виды самостоятельной работы
|
|
|
Подготовка к занятиям
|
69
|
69
|
Самоподготовка
|
-
|
-
|
Вид промежуточной аттестации:
|
|
|
- зачет
|
-
|
-
|
- экзамен
|
30
|
30
|
Общая трудоемкость:144 часа;
4 зачетных единицы
|
144 час.
4 ЗЕ
|
144 час.
4 ЗЕ
|
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование
раздела дисциплины
|
Содержание раздела
(дидактические единицы)
|
1
|
2
|
3
|
1
|
Технология и принципы конструирования и расчета ЭКБ
|
Технология изготовления полупроводниковых элементов ИМС. Планарная и планарно-эпитаксиальная технологии изготовления полупроводниковых структур. Особенности, этапы и классификация процессов создания полупроводниковых ИМС: биполярная (БП) и МДП – технологии
|
2
|
Задачи расчета параметров элементов и структур ЭКБ
|
Конструктивно-технологические особенности и исходные данные для расчета полупроводникового прибора. Расчет и построение профилей распределения примеси в полупроводниковых структурах. Расчет основных статических параметров одиночных транзисторов. Особенности расчета структур планарных транзисторов. Проектирование топологии транзистора.
Расчет электрофизических параметров структуры ИМС. Удельная барьерная емкость p-n-перехода. Напряжение пробоя p-n-перехода. Удельное сопротивление слоев. Токи p-n-перехода и эффекты в полупроводниковой структуре, связанные с их протеканием.
Особенности расчета параметров мощных и быстродействующих полупроводниковых приборов
|
3
|
Проектирование ЭКБ по биполярной технологии
|
Специфика проектирования, технологии и расчета интегральных биполярных транзисторов и транзисторов с управляющим p-n-переходом. Расчет электрофизических параметров транзисторов. Паразитные структуры в транзисторах. Расчет геометрии.
Проектирование, технология и расчет интегральных диодов.
Проектирование и расчет пассивных элементов ЭКБ по биполярной технологии
|
4
|
Проектирование ЭКБ по МДП технологии
|
Конструктивно-технологический расчет и проектирование МДП-транзисторов. Расчет статических вольт-амперных характеристик. Расчет малосигнальных параметров полевых транзисторов. Температурная зависимость параметров. Паразитные параметры МДП-транзисторов.
Проектирование и расчет пассивных элементов ЭКБ по МДП-технологии.
Проектирование и расчет МДП конденсаторов. Резисторы на основе МДП-транзистора. Проектирование приборов с зарядовой связью. Проектирование межэлементных соединений: шины металлизации, многослойная металлизация, диффузионные перемычки
|
5
|
Проектирование ЭКБ по пленочной, гибридной и совмещенной технологиям
|
Конструкция, технология и расчет пассивных и активных элементов пленочных и гибридных и совмещенных интегральных схем.
Методы подгонки параметров пассивных элементов.
Разработка топологии. Функциональный и интегрально-групповой принципы компоновки ИМС. Паразитные связи и помехи. Тепловой расчет ИМС
|
6
|
Конструирование полупроводниковой ЭКБ
|
Разработка топологии полупроводниковых ИМС. Этапы проектирования топологии. Основные элементы конструкции полупроводниковых приборов и ИМС. Разработка топологии цифровых и аналоговых ИМС на биполярных транзисторах и МДП транзисторах. Особенности и ограничения, накладываемые на полупроводниковые ИМС,
Критерии оценки качества конструкции. Паразитные эффекты в конструкциях полупроводниковых ИМС. Тепловой режим полупроводниковых ИМС. Полупроводниковые приборы в качестве компонентов гибридных ИМС. Конструкции и свойства бескорпусных полупроводниковых приборов. Сборка и герметизация
|
7
|
Проектирование и технология больших (БИС) и сверхбольших интегральных схем (СБИС)
|
Особенности проектирования БИС и СБИС. Ограничения и проблемы при проектировании. Особенности структуры элементов БИС и СБИС.
Основные этапы расчета и проектирования БИС и СБИС. Определение функционального состава микросхем. Проектирование топологии. Задачи машинного конструирования
|
8
|
Роль и функции ЭВМ при проектировании ИМС и полупроводниковых приборов
|
Постановка задачи математического моделирования дискретных, интегральных полупроводниковых приборов и ИМС. Принципы конструирования и методы создания физико-топологических моделей транзисторов.
Расчет параметров математической модели полупроводникового прибора. Порядок контроля качества проектирования полупроводникового прибора с применением математического моделирования. Машинная разработка топологии микросхем и ее направления. Алгоритмы размещения элементов микросхем. Машинная разработка конструкторской документации
|
9
|
САПР, применяемые при проектировании ЭКБ, их возможности и приемы работы с ними
|
Обзор современных САПР, используемых при проектировании ЭКБ. Основные возможности, достоинства и недостатки.
Создание и редактирование топологий микросхем в САПР. Основные сведения о редакторе топологий. Подготовка проекта, создание структур. Экспорт и импорт проектов. Работа в редакторе топологий.
Проверка технологических ограничений в САПР.
Экстракция электрической схемы из топологии. Работа с ошибками
|
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
|
9
|
1
|
Актуальные проблемы современной электроники
|
|
|
+
|
+
|
|
|
+
|
|
|
2
|
Компьютерные технологии в научных исследованиях
|
|
|
|
|
|
+
|
|
+
|
+
|
5.3. Разделы дисциплины и виды занятий (в часах)
№
п/п
|
Наименование
раздела дисциплины
|
Л
|
ПЗ
|
ЛР
|
С
|
СРС
|
Всего часов
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
1
|
Технология и принципы конструирования и расчета ЭКБ
|
1
|
-
|
-
|
-
|
6
|
7
|
2
|
Задачи расчета параметров элементов и структур ЭКБ
|
1
|
3
|
-
|
-
|
8
|
12
|
3
|
Проектирование ЭКБ по биполярной технологии
|
1
|
3
|
4
|
-
|
8
|
16
|
4
|
Проектирование ЭКБ по МДП технологии
|
1
|
2
|
4
|
-
|
8
|
15
|
5
|
Проектирование ЭКБ по пленочной, гибридной и совмещенной технологии
|
1
|
2
|
2
|
-
|
7
|
12
|
6
|
Конструирование полупроводниковой ЭКБ
|
1
|
2
|
-
|
-
|
8
|
11
|
7
|
Проектирование и технология БИС и СБИС
|
1
|
2
|
2
|
-
|
8
|
13
|
8
|
Роль и функции ЭВМ при проектировании ИМС и полупроводниковых приборов
|
1
|
4
|
2
|
-
|
8
|
15
|
9
|
САПР, применяемые при проектировании ЭКБ, их возможности и приемы работы с ними
|
1
|
|
4
|
|
8
|
13
| |
