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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 SB1106 金:13:00-15:00
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．
学習目標
  1. 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．
  2. 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．
  3. 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．
  4. ASICやFPGAなど，VLSIの種類と構造について理解する．
  5. 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．
  6. 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．
  7. 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
  1. MOSトランジスタとゲート
    MOSトランジスタと構造，モデル，
    MOSトランジスタを用いた基本ゲート
  2. VLISと論理方式
    MOS トランジスタとCMOS VLSI，
    バイポーラからMOSへ の変遷，
    再構成可能集積回路
  3. メモリVLSI
    メモリアーキテクチャ，
    RAM (DRAM, SRAM),
    ROM (Mask ROM, EP- ROM, Flash ROM)，
    Rambus技術，
    ポスト DRAM技術
  4. 実装技術
    実装技術の影響，
    マルチチップモジュール，
    ウェーハスケールLSI
  5. VLSI方式
    ゲートアレイ，
    スタンダードセ ル，
    フルカスタムLSI
  6. 設計と製造
    設計技術とハードウェア記述言語，
    CAD，
    半導体製造プロセス，
    検査技術
  7. ハードウェア記述言語（HDL)とソフト・ハード協調設計
    ハードウェア記述言語の抽象度，
    高位ハードウェア記述言語と記述例
  8. 集積システムの例
    制約問題高速処理システム，
    画像処理システム
教科書 教科書は使用しない．スライドを用いて講義を行なう．
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 レポート，出席等を総合して評価する。
この科目 は「ＩＣＴソリューション・アーキテクト育成プロ グラム」の関連科目と指定されている。詳細に関しては このページを参考にすること。
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