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集積システム工学
担当教員	安永守利，金澤健治
電子メール	安永：yasunaga[at]cs.tsukuba.ac.jp, 金澤：kanazawa[at]cs.tsukuba.ac.jp
URL
オフィスアワー	安永: SB1106 金:13:00-15:00, 金澤: 面談のアポイントを取ってもらえばいつでも。
科目番号	01CH405
分野	計算機工学
基礎／専門の別	基礎科目
授業形態	講義
開講学期	春AB
時限	火5,6
教室	3B301
キーワード	集積回路，トランジスタ，CMOS，論理回路，メモリ，FPGA，CAD，ハードウェア記述言語，ソフト・ハード協調設計，テスト，実装，プリント基板，信号伝送，信号品質，集積回路応用
Keyword	Integrated Circuits,Transistor,CMOS,Logic Circuits,Memory Circuits,FPGA (Field Programmable Gate Array),CAD,Hardware Description Language,Software and Hardware co-design,Printed Circuit Board,VLSI applications
前提条件	学部（学類）における「論理回路」（1〜2年生レベル）の知識があるいことが望ましい．学部（学類）における集積回路工学（VLSI工学）（3〜4年生レベル）については，本授業内で復習するので特に知識が無くても受講可能である．
学位プログラム・コンピテンスとの関係	知の活用力,国際性,研究力,知識力
学習目標	トランジスタを用いた論理回路（CMOS論理回路など）の基礎を学び，その設計方法を理解する．トランジスタを用いた記憶回路の原理を学び，主記憶に使われるDRAM,USBメモリやSSDに用いられるフラッシュメモリなどの構成を理解する． VLSIの製造プロセスとその高密度実装技術について理解する． ASICやFPGAなど，VLSIの種類と構造について理解する．ハードウェア記述言語（HDL)とCAD技術，テスト技術について学び，VLSI設計全体におけるこれらの位置づけを理解する．プリント基板の基礎を学び，高速伝送と信号品質について理解する． VLSIの応用（画像処理や制約問題の高速解法などを例に）について学び，その応用技術について理解する．
概要	パソコン，ゲーム機，スマートフォンからスーパーコンピュータまで，これらのシステムは全て大規模集積回路（VLSI)によってハードウェア実現されている．本講義では，これら集積システムの中心となる大規模集積回路の要素技術（半導体材料，トランジスタ技術，回路技術，製造プロセス・実装技術，テスト技術，ハードウェア記述言語など）について解説する．さらに，こららの要素技術がどのように有機的にむすびついて高性能な集積システムが実現されるかについて述べる．また，集積システムの応用例（制約問題の高速処理や画像処理など）を示し，今後の集積システムの展望について解説する．
授業計画	第1週：集積回路と論理ゲートスイッチと可変抵抗による論理ゲートのハードウェア化論理式の直接ハードウェア化第2週：半導体とトランジスタ pn接合とMOSトランジスタ第3週：トランジスタによる論理回路 MOSトランジスタによる論理回路動作速度と消費電力第4週：メモリ集積回路 DRAMとSRAM フラッシュメモリ第5週：集積回路の製造と構成半導体プロセスフルカスタム，セミカスタム，FPGA 第6週：VLSI設計技術―論理合成(1)― 論理代数、論理関数、論理演算の万能性、積和型論理回路の最適化第7週：VLSI設計技術―論理合成(2)― 多段回路化、多段回路の最適化、テクノロジマッピング第8週：VLSI設計技術―配置配線― 概略配置、配置改善、各種の配線手法第9週：VLSI設計技術―高位合成― CDFG(Control Data Flow Graph)作成、スケジューリング、リソースバインディング第10週：VLSI設計技術―検証・検査― 等価性検証、タイミング検証、故障モデル、検査手法
教科書	配布資料と「集積回路工学」（安永守利著森北出版）．
参考書	CMOS集積回路, 榎本忠儀, 培風館集積回路工学(１)・(２), 柳井久義永田譲, コロナ社 LSI設計入門, 佐々木元, 近代科学社 VLSIシステム設計サブロー・ムロガワイリージャパン Intrroduction to VLSI Circuits and Systems, John P. Uyemura, Wiley Text Books Principles of CMOS VLSI Design, Neil H. E. Weste, Addison Wesley Longman Fundamentals of Modern VLSI Devices, Yuan Taur, Cambridge University Press Introduction to VLSI Systems C.Mead and Conway Addison-Wesley
成績評価	課題に対するレポートを評価する．レポートは，その正しさだけではなく，明瞭性や独創性も含めて評価する． A+ (100-95: Excellent) A (94-80: Good) B (79-70: Satisfactory) C (69-60: Minimal Pass) D (59- : Poor)
TF・TA
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