Курсовой по ОПЭКБ(1). Курсовой проект по дисциплине Основы проектирования электронной компонентной базы
 Скачать 0.6 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО «ВГТУ», ВГТУ) Факультет радиотехники и электроники (факультет/институт) Кафедра полупроводниковой электроники и наноэлектроники Направление подготовки 11.03.04 Электроника и наноэлектроника (код, наименование) Профиль Микроэлектроника и твердотельная электроника КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Основы проектирования электронной компонентной базы» Тема «Проектирование комбинационных схем в САПР» Вариант № 18
Воронеж 2019 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО «ВГТУ», ВГТУ) Факультет радиотехники и электроники (факультет/институт) Кафедра полупроводниковой электроники и наноэлектроники ЗАДАНИЕ на курсовой проект по дисциплине Основы проектирования электронной компонентной базы Тема проекта Проектирование комбинационных схем в САПР Студент группы Строгонов Андрей Игоревич Фамилия, имя, отчество Номер варианта 18 Технические условия Материалы и оборудование кафедры полупроводниковой электроники (или то, что будет использоваться при выполнении работы) Содержание и объем проекта (графические работы, расчеты и прочее) 1. Построить схему  .2. Промоделировать логический элемент в S-Edit. 3.Создать топологию в L-Edit. Курсовая работа содержит 31 страниц, 17 рисунков, 2 таблицы, 1 формулу, 11 источников литературы, 0 приложений. Сроки выполнения этапов 2018 г. – 2018 г. Срок защиты курсового проекта 2018 г. Руководитель Арсентьев А.В. Подпись, дата Инициалы, фамилия Задание принял студент Строгонов А.И. Подпись, дата Инициалы, фамилия СОДЕРЖАНИЕ Задание на курсовую работу 2 Введение 4 1 Теоретическая часть 5 1.1 МОП-транзисторы 5 1.2 КМОП-логика 6 1.3 Изготовление КМОП-инвертора 7 1.4 Процесс производства 8 1.5 Правила проектирования 13 2 Практическая часть 15 2.1 Построение схемы логического элемента 15 2.2 Моделирование логического элемента в S-edit 162.3 Создание топологии логического элемента  в L-Edit 22Заключение 30 Список литературы 31 ВВЕДЕНИЕ Технология комплементарных МОП-транзисторов (КМОП) играет большую роль в развитии ИС. С уменьшением размеров МОП полевых транзисторов число транзисторов на кристалле увеличивается и улучшаются функциональные возможности ИС. В то же время скорость переключения МОП полевых транзисторов и схем увеличивается, и быстродействие ИС улучшается. Как известно, еще в 1965 году Гордон Мур зафиксировал эмпирическое наблюдение, получившее впоследствии название закона Мура. Представив в виде графика рост производительности микросхем памяти, он обнаружил любопытную закономерность: новые модели микросхем разрабатывались спустя равные промежутки времени – примерно 18–24 месяца – после появления их предшественников, а емкость микросхем при этом возрастала каждый раз примерно вдвое. Если бы такая тенденция продолжилась, заключил Мур, то мощность вычислительных устройств экспоненциально возрастала бы на протяжении относительно короткого промежутка времени, что делало полупроводниковую индустрию весьма перспективной отраслью с точки зрения не только технологических инноваций, но и экономической привлекательности. Наблюдение Гордона Мура впоследствии блестяще подтвердилось, при этом с каждым годом гиганты полупроводниковой индустрии в точности подтверждали ставший сакраментальным закон Мура. Однако серьезным барьером на пути миниатюризации транзисторов является появление аномальных эффектов и следствие этого – токи утечки при работе КМОП-транзистора. Постоянное стремление к миниатюризации КМОП-транзисторов напоминает подъем на все более крутую гору. «Вершины» впереди едва различимы, а невероятные сложности в процессе интеграции новых материалов и структур заставляют «восходителей» тратить невероятные усилия. Поэтому важным является своевременное внедрение новых материалов и технологических приемов при формировании КМОП-транзисторов. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1 МОП-транзисторы Структура металл-оксид-полупроводник (MOS) создается путем наложения нескольких слоёв проводящих и изоляционных материалов, которые образуют сэндвич-подобную структуру. Эти структуры производятся, используя серию шагов химической обработки, включая оксидацию кремния, селективного введения легирующих веществ, а также осаждения и травления, металлизации и создания контактов. Транзисторы построены на почти бездефектных монокристаллах кремния, которые доступны в виде тонких плоских круговых пластин 15-30 см в диаметре. Технология CMOS обеспечивает два типа транзисторов (также называемые устройствами): транзистор n-типа (nMOS) и p-тип транзистор (pMOS). Работа этих транзисторов контролируется электрическим полем поэтому приборы также называются металл-оксид-полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET) или просто полевые транзисторы. Сечения и символы этих транзисторов показаны на рис. 1. Затем  и  указывают на сильно легированный кремний n-или p-типа. а б а – nMOS транзистор; б – pMOS транзистор Рисунок 1 – Структура МОП-транзистора Упрощённая до крайности модель позволяет рассматривать MOS-транзисторы как простые переключатели. Когда на затворе n-MOS-транзистора 1, транзистор включен и течёт ток от истока к стоку. Когда на затвор подаётся активный низкий уровень, транзистор n-MOS выключен и почти нулевой ток течет от истока к стоку. P-МОП-транзистор работает полностью наоборот. Когда он включен, то на затворе низкий уровень сигнала, а когда выключен, то высокий. Эта модель коммутации показана на рис. 2, где g, s, и d указывают затвор, исток и сток. По этой модели удобно отслеживать поведение цепи. | ||||||||||||||||||