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Oggetto:
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Microelettronica

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Microelectronics

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Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
FIS0119
Docenti
Prof. Angelo Rivetti (Titolare del corso)
Dr. Manuel Dionisio Da Rocha Rolo (Titolare del corso)
Corso di studio
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica del Sistema Meteoclimatico e delle Tecnologie Avanzate
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica delle Tecnologie Avanzate
Anno
1° anno, 2° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Propedeutico a
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'obiettivo del corso è di fornire una panoramica sui moderni circuiti integrati CMOS con particolare enfasi sui circuiti integrati analogici e mixed-signal e sui sistemi di conversione dati.

Il corso fornisce le basi indispensabili per orientarsi nel settore della moderna microelettronica,  e per affrontare una tesi specialistica nel settore.

The aim of the course is to provide an overview in the field of CMOS integrated circuits, with particular emphasis on analog and mixed-signal circuits and data converters.

The course provides the key concepts to understand the basis of modern microelectronics and to tackle a master thesis in the field.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Alla fine del corso, si diventerà familiari con le principali problematiche associate al disegno di circuiti integrati analogici e digitali in tecnologie CMOS avanzate.

At the end of the course, the student will become familiar with the key issues related to the design of analog and digital integrated circuits in advanced CMOS technologies.

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Programma

Parte I

- Il transistor MOS nei diversi regimi di inversione

- Lo scaling dei processi CMOS

- Gli effetti a canale corto

- Principali aspetti tecnologici nella fabbricazione dei circuiti integrati

- Il rumore nei circuiti elettronici

- Mismatch: origini ed effetti

 

Parte II

- Aspetti pratici nello sviluppo di ASICs mixed-signal

- Logica in modo di tensione e corrente

- Convertitori Analogico-Digitali in tecnologia integrata

- Sistemi per la misura di tempo (Time-to-Digital Converters, TDC)

- Sistemi per la trasmissione dati ad alta velocità

 

Part I

- The MOS transistors in weak, moderate and strong inversion

- Scaling in CMOS transistors

- Short channel effects

- Key technical aspects in the fabrication of CMOS ICs

- Noise in integrated circuits

- Mismatch: origin and consequences

 

Part II

- Practical aspects in mixed-signal IC design

- Voltage and Current mode logic

- Analogue to Digital Converters

- Time to Digital Converters

- Interfaces for fast data transmission


 

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Modalità di insegnamento

Il corso prevede lezioni frontali in aula con il supporto di slides

Lectures are given in the classroom with the help of slides

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Modalità di verifica dell'apprendimento

La modalità di verifica dell'apprendimento avviene con una prova orale divisa in due parti.

Nella prima parte, il/la candidato/a discuterà il contenuto di un articolo attinente al programma del corso pubblicato da una delle riviste  di riferimento per l'elettronica e la strumentazione. Sono in particolare considerate le seguenti riviste: Journal of Solid-State Circuits (raccomandato), Journal of Instrumentation, IEEE Transactions on Nuclear Science, Nuclear Instruments and Methods A. Per la discussione il/la candidato/a si avvarrà di una presentazione, a cui faranno seguito domande da parte dei docenti, finalizzate a capire il livello di comprensione ed approfondimento raggiunto nello studio del materiale proposto.

Nella seconda parte, il/la candidato/a risponderà a domande su due argomenti presi da una lista predefinita di concetti ed argomenti ritenuti essenziali e che il/la candidato/a dovrebbe pertanto dimostrare di aver pienamente assimilato.

Considerato che il programma può subire piccole variazioni ed aggiustamenti di anno in anno, anche per tener conto degli interessi dei frequentanti e della loro preparazione di base, una lista preliminare verrà diffusa ad inizio corso, mentre quella finale sarà diffusa subito dopo la fine delle lezioni. Un argomento verrà discusso a scelta dal/dalla candidato/a, mentre l'altro sarà proposto dai docenti.

In generale, si cerca di stimolare il più possibile i/le candidate/i ad una comprensione più profonda possibile degli argomenti ed ad acquisire una buona capacità di applicazione dei concetti proposti durante il corso. Non viene richiesto di ripetere mnemonicamente  dimostrazioni.

 

The final exam will be oral and it will be divided in two parts. In the first one the student will discuss the contents of a microelectronics paper selected in agreement with the teachers. Possible journals from which the paper can be selected are: Journal of Solid-State Circuits (preferred), Journal of Instrumentation, IEEE Transactions on Nuclear Science, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A.  For this part, the student is expected to prepare a short presentation with 15-20 slides. During or after the presentation, questions will be asked by the teachers to elucidate the level of understanding of the reported material.

In the second part of the exam, the students will answer to two questions taken from a list of important topics. A preliminary list will be given at the beginning of the course. As the lectures progress, some fine-tuning in the presented topics might be possible to keep into account student's interests and background. A final list of key topics will thus be distributed at the end of the lectures. One topic for the discussion will be selected by the student, while the other one will be selected by the teachers.

The goal is to encourage students to acquire an in-depth understanding of the concepts discussed in the lectures and to be able to apply them to practical situations. It is in general not required to mnemonically repeat known calculations and proofs. 

 

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Attività di supporto

Considerato il background eterogeneo e l'assenza di propedeuticità vincolanti,è possibile tenerere a richiesta lezioni supplementari con approfondimenti ed esercitazioni su concetti chiave usati durante il corso

Given the diversified backgound of the students and the fact that it is not mandatory to attend other more basic courses before microelectronics, additional lectures can be foreseen to clarify important basic concepts which are used throughout the course.

Testi consigliati e bibliografia

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B. Razavi: Design of Analog CMOS Integrated Circuits

P. Allen and D. Holberg: CMOS Analog Circuit Designs

G.Vasilescu : Electronic Noise and Interfering Signals Principles and Applications

B. Razavi: Design of Analog CMOS Integrated Circuits

P. Allen and D. Holberg: CMOS Analog Circuit Designs

G.Vasilescu : Electronic Noise and Interfering Signals Principles and Applications



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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria.  Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.

No mandatory prerequisites needed. Attendance at this course is not mandatory, but strongly reccomeded.

Registrazione
  • Aperta
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    Ultimo aggiornamento: 28/02/2022 16:17
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