単位数: 2. 担当教員: 羽生 貴弘, 夏井 雅典. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-ELE325J.
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Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
知能システムやシステムＬＳＩ構築の基礎となるＣＭＯＳ集積回路の動作原理や集積システムの構成法を理解する．また，消費電力や配線遅延などの影響が深刻となる近年のＶＬＳＩに対する高性能化手法の基礎を習得する．
２．概要
知能を集積回路に組み込む知能集積システムやシステムＬＳＩの構築技術の基礎を学習する．具体的には，集積システムの応用，ＭＯＳトランジスタの特性とスケーリング則，CMOS集積回路の回路・レイアウト設計と性能評価（速度，消費電力），電子回路解析プログラム，ＶＬＳＩプロセッサの並列アーキテクチャ，ＶＬＳＩシステムの統合設計技術などである．
３．達成目標等
回路レベルの動作原理の理解は，アーキテクチャの設計，さらにシステムＬＳＩを構築する上で重要である．このような観点から，CMOS基本ゲートの直流特性及び性能評価，CMOS集積回路のレイアウト，SPICEパラメータ抽出，VLSIシステムの低消費電力化手法などを十分理解すること．
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Objective: Understand basic behavior of CMOS integrated circuit and design methodology of that is the foundamental to construct intelligent system and system LSI. Also, learn about the basis of performance-improvement methodology for the recent VLSI system, where power dissipation and delay due to interconnection complexity are getting rapidly serious.
2. Abstract: Learn the basis of design techniques of intelligent integrated system, where intelligence is embedded into integrated circuit, and system LSI. Concretely, learn application of integrated circuit, characteristics of MOS transistor and its scaling law, circuit/layout design and performance evaluation (delay and power dissipation) of CMOS integrated circuit, electronic-circuit analysis program, parallel architecture of VLSI processors, and systematic design technique of VLSI system.
3. Goal: It is important to understand the principle of circuit-level behavior, in order to design a VLSI-processor architecture and to construct system LSI. From this point of view, deepen understanding several key techniques such as DC transfer characteristic and its performance evaluation, layout design of CMOS integrated circuit, parameter extraction for SPICE, and low-power design methodology of VLSI system.
他の授業科目との関連：電子回路A,B，ディジタルコンピューティングの履修が望まれる．また，７セメスターで『集積回路設計演習』の履修を考えている学生は，この科目を履修しておくこと．
履修上の注意：講義中の配布資料や参考書などを活用して，講義内容の予習・復習を行うこと．演習問題も理解を深める上で有用であり，適宜講義中に出題する．
Relationship between other courses: I recommend to take "electronic circuit A", "electronic circuit B" and "digital computing." If you plan to take "design exercises of integrated circuit" in the 7th semester, take this course.
Note to complete the course: prepare and review the lecture contents using lecture materials distributed and reference books. Since it is important to solve practice problems for your deepn understanding, conduct a short test appropriately during the lecture.
この科目は対面形式での授業を予定．ただし状況に応じてオンライン（またはオンデマンド）形式の授業に切り替える．
Google Classroomを使用して講義（オンライン時）および講義資料を発信します．
１．集積回路と知能システムの概要
２．ＭＯＳトランジスタの特性
３．ＣＭＯＳ集積回路の特徴および製造プロセスの概要
４．ＣＭＯＳ ＮＯＴ回路の直流伝達特性
５．ＣＭＯＳ ＮＯＴ回路の速度評価
６．ＣＭＯＳ ＮＯＴ回路の消費電力評価
７．ＣＭＯＳ ＮＡＮＤ及びＮＯＲ回路
８．ＶＬＳＩプロセッサの並列アーキテクチャ
９．ＶＬＳＩシステムの低電力化技術
10．ＭＯＳトランジスタモデルと電子回路解析プログラムＳＰＩＣＥ
11．ＳＰＩＣＥによる集積回路の性能評価
12．ＣＭＯＳ集積回路のレイアウト設計
13．レイアウト設計に基づく集積回路パラメータの抽出
14．ＶＬＳＩシステムの統合設計技術
15．まとめ（集積回路の現状と将来展望）
This subject is taught by a face-to-face style. However, depending on the situation, we switch to an on-line (or on-demand) style.
In this subject, Google Classroom is used to transmit lecture (in the on-line style) and lecture materials.
1. Introduction to integrated circuit and intelligent system
2. Characteristics of MOS transistors
3. Overview of CMOS integrated-circuit feature and its fabrication process
4. DC transfer characteristic of CMOS NOT circuit
5. Performance evaluation of CMOS NOT circuit
6. Power dissipation of CMOS NOT circuit
7. CMOS NAND and NOR gates
8. Parallel architecture of VLSI processor
9. Low-power techniques of VLSI system
10. MOS-transistor model and electronic circuit analysis program, SPICE
11. Performance evaluation using SPICE
12. Layout design of CMOS integrated circuit
13. Integrated-circuit parameter extraction based on layout design
14. Systematic design technique of VLSI system
15. Summary (the present status of integrated-circuit technology and its future prospects)
教科書に記載の基礎事項を予習，復習すること．また，教科書章末の演習問題の一部などをレポート課題とするので，回答の上，提出すること．
Preparation and reviewing of the fundamentals described in the textbook are requested for each class. In addition, some of the problems at the end of each chapter in the textbook are requested to solve and hand in as assignments.
成績は主に期末試験の実施にて評価する．また講義中に課すレポート（や必要に応じて小テスト）を適宜考慮する．
The grades will be primarily evaluated by the final examination. Reports (and simple examinations if necessary) imposed during the lecture will be also considered appropriately.
質問等はGoogle Classroom のストリーム，およびメールにて受け付ける．
Students can ask any question by Stream in Google Classroom or e-mail.