Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1333  Gr. 01
Titre : Conception de circuits intégrés
Session : Hiver 2016  Horaire et local
Professeur : Lakhssassi, Ahmed
1. Description du cours paraissant à l'annuaire :

Objectifs

Au terme de cette activité, l'étudiant(e) sera en mesure : de concevoir des circuits intégrés avec les outils de CAO électronique approprié.

Contenu

Le cours a pour objet l'étude du fonctionnement et de la conception des circuits intégrés MOS (Metal Oxide Semiconductor) et plus particulièrement des circuits NMOS et CMOS à intégration à très grande échelle (ITGE/VLSI). Le cours couvre principalement la description des phénomènes physiques associés aux composantes MOS, les circuits MOS de base (inverseurs, portes, amplificateurs tampons), la connexion des sous-systèmes et la fabrication des systèmes intégrés. Les divers outils CAO utilisés pour la conception et la vérification des circuits ITGE sont introduits. L'étudiant est appelé à concevoir, vérifier et réaliser un sous-système qui pourra être intégré à un projet commun du groupe.
2. Objectifs spécifiques du cours :
Le cours couvre 7 des 12 qualités requises des diplômés telles que définies dans les normes d'agrément des programmes de génie du Canada(http://www.engineerscanada.ca/fr/ressources-en-matiere-dagrement) :
  1. Qualité 1: Connaissances en génie
  2. Qualité 2: Analyse de problèmes
  3. Qualité 3: Investigation
  4. Qualité 4: Conception
  5. Qualité 5: Utilisation d'outils d'ingénierie
  6. Qualité 6: Travail individuel et en équipe
  7. Qualité 7: Communication

Les qualités 2, 3, 4 et 5 sont mesurées dans ce cours pour fins de rétroaction.
Objectifs spécifiques Qualité Indicateurs Introduit Développé Utilisé
  • Comprendre le fonctionnement des circuits logiques simples en utilisant la technologie CMOS.
  • Analyser une conception pour trouver les problèmes possibles et les résoudre.
2
 1. Identifier les informations connues et inconnues, et les incertitudes d'un problème.
x
  • Vérifier le respect des contraintes de design d’un circuit; Simuler la réponse temporelle avec un simulateur pour évaluer et valider les résultats.
3
 3. Faire une analyse critique des résultats pour parvenir à des conclusions et en évaluer la validité.
x
  • Concevoir des solutions dans le cadre d’un projet de conception des circuits intégrés qui répondent aux exigences.
4
 1. Identifier les besoins des clients et les contraintes économiques, réglementaires et législatives, environnementales, culturelles, sociales, et de santé et sécurité.
x
4
 2. Produire et comparer différentes solutions possibles afin de sélectionner le meilleur concept.
x
4
 3. Créer des modèles, simulations, prototypes, et faire des tests.
x
4
 4. Évaluer la performance de la conception en fonction du cahier des charges.
x
  • Sélectionner et utiliser les outils de simulation dans le domaine des circuits intégrés.
5
 3. Évaluer la pertinence de l'application des outils, techniques de mesure, modèles ou simulations au regard des résultats obtenus.
x
3. Stratégies pédagogiques :
Les formules suivantes seront utilisées :
  1. Cours magistral (une période par semaine).
  2. Travaux pratiques (une période par semaine de 3 heures) incluant un projet de conception de CI à réaliser en équipe.
  3. Lecture personnelle (Chapitres de livres et ¨Tutorials¨).

La chronologie des séances de laboratoires sera disponible sur le site des laboratoires.

  • http://w3.uqo.ca/dii/travauxPratiques/gen1333/accueilGen1333.html

En résumé, le cours consiste à :

  • 39 heures de leçons magistrales
  • 36 heures de travaux pratiques au laboratoire
  • 6 heures d'examens

Total : 81 heures.

* La date des présentations peut être déplacée selon les disponibilités.

Logiciels utilisés: Synopsys et Cadence ou Xilinx et Altera avec leurs outils de synthèse et de P R.

4. Heures de disponibilité ou modalités pour rendez-vous :
Sur rendez-vous.
5. Plan détaillé du cours sur 15 semaines :
Semaine Thèmes Dates
1    INTRODUCTION GÉNÉRALE 12 jan. 2016 
2    VHDL ET SYNTHÈSE,DESIGN REUSE

Travail pratique 1 : Simulation et synthèse avec VHDL (Le 18 janvier 2016)

 19 jan. 2016 
3    MODÈLES DE TRANSISTORS MOS

Travail pratique 2: Synthèse avec RLT compiler (Le 25 janvier 2016)

 26 jan. 2016 
4    STRUCTURE LOGIQUES CMOS

Travail pratique 3 : Les différents styles d'écriture en VHDL (Le 1er février 2016)

 02 fév. 2016 
5    TECHNOLOGIES ET PROCÉDÉS DE FABRICATION CMOS 09 fév. 2016 
6    VARIANTES DES TECHNOLOGIES CMOS

Travail pratique 4 : Placement et routage du circuit synthétisé (Le 15 février 2016)

 16 fév. 2016 
7    EXAMEN DE MI-SESSION 23 fév. 2016 
8    SEMAINE D'ÉTUDES 01 mars 2016 
9    DESSINS DES MASQUES : EXEMPLE DE COMPOSANTS VLSI 08 mars 2016 
10    CONSTRUCTION DE LA LOGIQUE CMOS

Travail pratique 5 : Simulation du circuit placé et routé (Le 14 mars 2016)

 15 mars 2016 
11    LOGIQUE PROPORTIONNÉE

Travail pratique 6 : Initiation au Layout de circuits intégrés (Le 21 mars 2016)

 22 mars 2016 
12    STRUCTURES INTERNES DES MÉMOIRES 29 mars 2016 
13    VÉRIFICATION DES CIRCUITS INTÉGRÉS 05 avr. 2016 
14    PRÉSENTATION DU PROJET DE CONCEPTION* 12 avr. 2016 
15    EXAMEN FINAL 19 avr. 2016 
6. Évaluation du cours :
Outils d'évaluation Pondération Indicateurs mesurés
Laboratoires (6) Travaux pratiques individuels
15 %
 2,1; 3,3; 4,3; 4,4; 5.3 (10 %)
Projet de conception (Journaux, rapports et présentations)
25 %
 4.3; 4.4 (10 %); 5.3
Examen de mi-session
25 %
 2.1; 3.3; (10 %)
Examen final
35 %
 2.1 ; (10 %); 3.3

Par indicateur mesuré, on entend qu'à la fin du cours, un niveau de performance (0, 1, 2, 3) est donné pour chaque indicateur et pour chaque étudiant, selon la grille ci-dessous.

Indicateurs Niveau 0 Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3
2.1 Identifier les informations connues et inconnues et les incertitudes d'un problème. Identification inadéquate ou inexistante des informations connues et inconnues et des incertitudes. Identification partielle des informations connues et inconnues et des incertitudes. Identification adéquate des informations connues et inconnues et des incertitudes. Identification exhaustive des informations connues et inconnues et des incertitudes.
3.3 Faire une analyse critique des résultats pour parvenir à des conclusions et en évaluer la validité. Analyse critique des résultats inadéquate ou inexistante. Analyse critique des résultats acceptable, mais évaluation de leur validité inadéquate. Analyse critique des résultats et évaluation de leur validité acceptables. Analyse critique des résultats et évaluation de leur validité remarquables.
4.1 Identifier les besoins des clients et les contraintes économiques, règlementaires et législatives, environnementales, culturelles, sociales, et de santé et sécurité. Identification inadéquate des besoins et des contraintes. Identification des besoins acceptable, mais détermination des contraintes insuffisante. Identification acceptable des besoins et des contraintes. Identification exhaustive des besoins et des contraintes.
4.2 Produire et comparer différentes solutions possibles afin de sélectionner le meilleur concept. Production et comparaison de solutions possibles inadéquates ou inexistantes. Production et comparaison de solutions possibles acceptables, mais sélection du meilleur concept inadéquate. Production et comparaison de solutions possibles, et sélection du meilleur concept acceptables. Production, comparaison et sélection remarquables.
4.3 Créer des modèles, simulations, prototypes, et faire des tests. Création de modèles, simulations, prototypes et/ou exécution de tests inadéquate ou inexistante. Création acceptable de modèles, simulations, prototypes, mais exécution de tests insuffisante. Création de modèles, simulations, prototypes et exécution de tests adéquates. Création de modèles, simulations, prototypes et exécution de tests remarquables.
4.4 Évaluer la performance de la conception en fonction du cahier des charges. Vérification inadéquate ou inexistante. Vérification partielle. Vérification adéquate. Vérification exhaustive.
5.3 Évaluer la pertinence de l'application des outils, techniques de mesure, modèles ou simulations au regard des résultats obtenus. Analyse inadéquate ou inexistante. Analyse partielle. Analyse adéquate. Analyse exhaustive.
    En plus de la version électronique la version papier des travaux, laboratoires et projets incluant les journaux de bord est exigée. Seuls les listing des programmes de plus de 2 pages peuvent être soumis sous forme électronique en incluant en annexe les deux premières pages du programme dans la version papier.

Il faut obtenir une moyenne minimale de 50 % aux travaux pratiques pour que les notes des travaux comptent.

Attention: la présence aux cours est obligatoire. Trois absences ou plus mèneront à un échec automatiquement.

7. Politiques départementales et institutionnelles :
8. Principales références :
  1. "Conception et vérification des circuits VLSI", Éditions de l'École Polytechnique de Montréal, Yvon Savaria, 1988.
  2. Documents pour les cours 3.583, ELE6304 et ELE6305.
  3. Manuel d'exercice, Cours de VLSI, A. Belhaouane, N. Bélanger, Y. Savaria et A. Boubguira.
  4. "The VHDL Cookbook", Peter J. Ashenden, 1990.
  5. Analog VLSI Circuits for the Perception of Visual Motion Alan A. Stocker ISBN: 978-0-470-85491-4 Hardcover 242 pages May 2006. Wiley.
  6. Introduction to VLSI Circuits and Systems, John P. Uyemura , ISBN: 978-0-471-12704-8, 656 pages, August 2001. Wiley.
  7. Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits , Chenming C. Hu , ISBN-10: 0136085253, ISBN-13: 9780136085256, Prentice Hall, 2010, 384 pp, 03/22/2009
  8. VHDL for Engineers , Kenneth L. Short, University of New York-Stony Brook , ISBN-10: 0131424785, ISBN-13: 9780131424784, Prentice Hall, 2009, 720 pp, 04/09/2008
  9. A Designer's Guide to VHDL Synthesis, Ott, Douglas E., Wilderotter, Thomas J., Kluwer Academic Publishers, v. 4, no. 1, November 2007, ISBN:9780792394723, 340 pages.
Quelques bons titres
  1. Logic Synthesis Using Synopsys, P. Kurup, T. Abbasi, Kluwer 1995
  2. Introduction to VLSI Systems, Mead & Conway, Addison Wesley 1980.
  3. Introduction aux Systèmes VLSI, Mead & Conway, Inter Edition 1983.
  4. Principle of CMOS VLSI design. A Systems Perspective. N.H.E. Weste, second edition, Kamram Eshraghian. Addison Wesley 1993.
  5. Introduction to nMOS & CMOS VLSI systems design, Amar Mukherjee, Prentice Hall 1986.
  6. VHDL, Coding Styles and Methodologies, an In-Depth Tutorial, 2nd Edition, Cohen, B. Kluwer, 1999
Manuels de cours disponibles à la COOP-UQO
  1. Livre obligatoire: "Conception et vérification des circuits VLSI", Éditions de l'École Polytechnique de Montréal, Yvon Savaria, 1988.
  2. Documents obligatoires à télécharger à l'adresse suivante : http://www.cours.polymtl.ca/ele4304/index.htm; Documents pour les cours 3.583, ELE6304 et ELE6305.
  3. Manuel d'exercice obligatoire: Manuel d'exercice, Cours de VLSI, A. Belhaouane, N. Bélanger, Y. Savaria et A. Boubguira.
  4. Une série de transparents sera disponible sur le site Moodle.
9. Page Web du cours :
https://moodle.uqo.ca