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Responsable(s) Claude Thibeault

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École de technologie supérieure
Département de génie électrique
Responsable(s) de cours : Claude Thibeault


PLAN DE COURS

Automne 2018
SYS808 : Technologies VLSI et ses applications (4 crédits)



Préalables
Programme(s) : 4412
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    QUA142    
             




Descriptif du cours
S’initier aux différentes technologies d’intégration à très grande échelle. Évaluer la complexité et le coût de l’intégration d’une fonction et étapes de conception d’un circuit intégré.

Introduction à l’intégration à très grande échelle (VLSI). Structures logiques : portes élémentaires, portes complexes, cellules de mémoires, retenue. Architecture et techniques de conception : transfert de registres, réseaux logiques programmables, machines à états. Méthodes de conception : critères de choix, coûts, circuits standards et programmables, prédiffusés, cellules normalisées, circuits dédiés. Études de cas : filtrage numérique, circuits de communication.



Objectifs du cours

Ce cours couvre les concepts et les techniques de conception de systèmes VLSI (« Very Large Scale Integration ») ainsi que les technologies d'intégration.

On y aborde les techniques et les outils de conception, les concepts architecturaux, ainsi que les principes d'évaluation de la complexité et du coût d'une application.

  1. Introduire l'étudiant(e) aux différentes cellules de base disponibles dans les différentes technologies d'intégration.
  2. Permettre à l'étudiant(e) d'évaluer la complexité et le coût, selon plusieurs paramètres de l'intégration d'une fonction en technologie VLSI.
  3. Montrer les différentes méthodes de conception et de réalisation.
  4. À l'aide de projet(s), permettre à l'étudiant(e) de parcourir les différentes étapes rencontrées lors de la conception de systèmes. Les réalisations utiliseront les technologies basées sur les cellules normalisées.



Stratégies pédagogiques
  • Trois (3) heures de cours magistral par semaine.
  • Travaux pratiques de laboratoire (environ trois (3) heures par semaine) où les étudiant(e)s auront à réaliser un système en utilisant les concepts et les techniques enseignés en classe.
  • La lecture du manuel de référence est fortement recommandée pour compléter les notes de cours.



Utilisation d’appareils électroniques

Utilisation d'ordinateurs pour les laboratoires.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:45 - 11:45 Laboratoire
Mercredi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Claude Thibeault Activité de cours Claude.Thibeault@etsmtl.ca A-2636



Cours
Date Contenus traités dans le cours Heures
  Préambule  3 heures
 

1. Introduction

Survol rapide de la matière.

3 heures
 

2. Transistor MOS

Introduction; caractéristiques idéales; effets non idéaux; caractéristiques DC.

5 heures
 

3. Procédé de fabrication

Introduction; technologies CI CMOS; règles de dessin; améliorations des procédés; aspects logiciels; problématiques; pièges et perspectives.

3 heures
 

4. Délais

Introduction; réponse transitoire; modèles RC des délais; choix de la taille des transistors.

2 heures
 

5. Puissance

Introduction; puissance dynamique; puissance statique.

2 heures
 

6. Interconnections

Introduction; modélisation; impact.

1 heure
 

7. Robustesse

Introduction; variabilité; fiabilité et réduction de la taille des transistors; perspective historique.

4 heures
 

8. Simulation au niveau circuit

Introduction; SPICE; modèles; caractérisation; pièges.

1 heure
 

9. Conception de circuits combinatoires

Rappel; logique statique à ratio et à demi-porte de transmission; logique dynamique; pièges.

3 heures
 

10. Conception de circuits séquentiels

Métriques temporelles; classification de la mémoire ; séquencement; méthodologies statiques et dynamiques; synchronisation; pièges et perspectives.

3 heures
 

11. Sous-systèmes de traitement (survol)

Introduction; addition; comparateurs; compteurs; multiplication.

1 heure
 

12. Sous-systèmes matriciels (survol)

Introduction; sous-systèmes matriciels; SRAM; DRAM.

1 heure
 

13. Sous-systèmes spécifiques (survol)

Introduction; encapsulation; alimentation; entrées et sorties; horloge; analogique.

1 heure
 

14. Méthodologie et outils de conception

Introduction; approches structurées de conception; méthodes; flots de conception; aspects économiques; documentation.

3 heures
 

15. Test et vérification

Définition; vérification versus niveaux d’abstraction; testeurs; méthodes de test et diagnostic; comparaison entre les méthodes; JTAG.

3 heures
  Total 39



Laboratoires et travaux pratiques

TRAVAUX PRATIQUES

L'étudiant(e) sera appelé(e) à concevoir et simuler un circuit intégré correspondant à des spécifications précises. En équipe de deux, il(elle) utilisera des logiciels de conception et de simulation de circuits intégrés. Les premières séances sont directives afin de permettre à l'étudiant(e) d'acquérir des notions de base des outils de conception assistée par ordinateur. Les autres périodes sont consacrées à la réalisation du projet.




Évaluation

  

Activité Description % Date de remise
  Examen intra 25 %  
  Examen final 40 %  
  Travaux pratiques  35 % 7 décembre

 

L'examen est d'une durée de trois heures avec libre accès à la documentation.




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 17 octobre 2018



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

10 % par jour de retard.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Aucune.

Le manuel de référence est fortement conseillé mais pas obligatoire.




Ouvrages de références

WESTE, N., HARRIS, D., CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective, 4th Edition, Addison Wesley, Reading (Mass.), 2011. MANUEL DE RÉFÉRENCE

 

RABAEY, J.M., CHANDRA KASAN, A., NIKOLIC, B., Digital Integrated Circuits: A Design Perspective, 2nd Edition, Prentice Hall, 2003.

 

SAVARIA, Y., Conception et vérification des circuits VLSI, Éditions de l'École Polytechnique de Montréal, 1988.

 

MEAD, C., CONWAY, L., Introduction aux systèmes VLSI, Inter Éditions, Paris, 1983.

 

GLASSER, L.A., DOBBERPUHL, D.W., The Design and Analysis of VLSI Circuits, Addison Wesley, Reading (Mass.), 1985.

 

GEIGER, ALLEN, STRADER, VLSI Design Techniques for Analog and Digital Circuits, McGraw-Hill, 1990.

 

HAZNEDAR, H., Digital Microelectronics, Benjamin Cummings, 1991.

 

SZE, S.M., VLSI Technology, 2nd Edition, McGraw-Hill, 1988.

 

BUSHNELL, M.L., AGRAWAL, V.D., Essential of Electronic Testing, KAP, Boston (Mass.), 2000.

 

CHANG, H., et al., Surviving the SOC Revolution, KAP, Boston (Mass.), 1999.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site du cours : https://ena.etsmtl.ca/