Методология инновационного инженерного проектирования

Магистратура 2020/2021

Статус: Курс по выбору (Инжиниринг в электронике)

Направление: 11.04.04. Электроника и наноэлектроника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 1-4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Ветров Владимир Алексеевич, Львов Борис Глебович, Попов Дмитрий Александрович, Харитонов Игорь Анатольевич

Прогр. обучения: Инжиниринг в электронике

Язык: русский

Кредиты: 9

Контактные часы: 116

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс направлен на формирование знаний, умений и практических навыков применения принципов, методов и средств инновационного инженерного проектирования и технологии производства современных и перспективных изделий микро- и наноэлектроники. Особое внимание уделяется системной модели проектирования технических новаций, технико-экономической эффективности технических новаций в сложных системах, методам эвристического поиска новых технических решений, современной методологии автоматизированного проектирования электронной компонентной базы, автоматизированному проектированию структур электронных компонентов, интегральных схем различной степени интеграции, перспективным направлениям развития элементной базы ИС, БИС и СБИС, выбору технологических процессов и оборудования для изготовления полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов на семинаре, домашних заданий и экзамена.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины "Методология инновационного инженерного проектирования" является формирование у студентов знаний, знаний, умений и навыках о принципах, методах и средствах инновационного проектирования и технологии производства электронной компонентной базы (ЭКБ) современных и перспективных изделий микро- и наноэлектроники.

Планируемые результаты обучения

Знать: современные методы автоматизированного проектирования электронной компонентной базы, уровни проектирования, маршруты проектирования ЭКБ; проектную документацию и требования к ней
Знать: основные технологические операции и этапы изготовления электронных компонентов; методы и программное обеспечение для проектирования структур электронных компонентов: эквивалентные электрические схемы и схемотехнические модели интегральных структур электронных компонентов
Знать: основные понятия и термины инновационного инженерного проектирования; закономерности развития ТС; стратегии инновационного проектирования; системное описание проблемной ситуации.
Знать: топологические нормы и ограничения; методы и программное обеспечение для проектирования топологии интегральных схем различной степени интеграции; методы расчетов динамических характеристик фрагментов схем; типы и параметры корпусов для ЭКБ.
Уметь: представлять вербальные описания ТС в виде иерархической структуры связей параметров; анализировать проблемную ситуацию; формулировать цели проектирования.
Владеть: методикой анализа проблемной ситуации; методикой формирования дерева целей проектирования.
Уметь: выбирать маршруты проектирования ЭКБ, выбирать программные средства для проектирования.
Владеть: современной методологией автоматизированного проектирования электронной компонентной базы.
Уметь: рассчитывать технологические параметры структур полупроводниковых приборов, рассчитывать характеристики полупроводниковых структур для различных технологий, определять параметры моделей и эквивалентных схем полупроводниковых структур итеградьных схем.
Владеть: методами проектирования структур электронных компонентов с помощью пакетов приборно-технологического проектирования.
Уметь: проектировать топологию и рассчитывать характеристики фрагментов интегральных схем; оценивать влияние корпусов ЭКБ на характеристики компонентов.
Владеть: методами топологического проектирования и схемотехнического моделирования фрагментов интегральных схем.

Содержание учебной дисциплины

Раздел 1. Основы проектирования технических новаций
Новация (новшество) и инновация Жизненный цикл технических систем: стадии. Преобразование новшества в инновацию: этапы инновационной деятельности. Инновационный инжиниринг как разработка и обоснование технических новаций. Тенденции развития технических систем: автономизация, субминиатюризация, интеллектуализация, интеграция. Закономерности развития ТС; стадийного развития ТС; эволюционного развития ТС; управляемости ТС; перехода с макроуровня на микроуровень; перехода в надсистему; развития функциональных единиц. Статическая и динамическая иерархическая структура ТС. Иерархия процессов проектирования новаций. Стратегии инновационного проектирования ТС: выбор аналогов; оптимизация параметров; модернизация известных конструкций; беспрототипная разработка. Уровни новизны технических решений. Структура проектирования новаций. Проблемная ситуация: системная модель, этапы анализа. Структурное и параметрическое представление описания ТС. Выявление недостатков. Формирование списка требований к технической системе. Цель проектирования. Методика формирования дерева целей проектирования. Многокритериальный выбор вариантов технических решений. Структурно-параметрический синтез новаций, исходя из закономерностей развития. Действия разработчика при проектировании и ресурсы проектирования.
Раздел 4. Современные подходы к автоматизированному проектированию электронной компонентной базы
Проектирование «сверху-вниз» и «снизу-вверх». Поведенческое описание работы устройства. Физическое, логическое и схемотехническое проектирование. Верификация полученного проекта. Системы автоматизированного проектирования электронной компонентной базы. Проектная документация.
Раздел 5. Автоматизированное проектирование структур электронных компонентов
Основные технологические операции и этапы изготовления электронных компонентов; методы и программное обеспечение для проектирования структур электронных компонентов; эквивалентные электрические схемы и схемотехнические модели интегральных структур электронных компонентов. Оценочные расчеты параметров эквивалентных схем полупроводниковых структур. Проектирование структур электронных компонентов с помощью пакетов приборно-технологического проектирования. Расчет технологических параметров структур полупроводниковых приборов. Расчет характеристик полупроводниковых структур различных технологии.
Раздел 6. Автоматизированное проектирование интегральных схем различной степени интеграции.
Проектирование топологии интегральных схем различной степени интеграции топологии с помощью топологических редакторов. Топологические нормы и ограничения. Проектирование схемных фрагментов интегральных схем. Расчеты динамических и статических характеристики фрагментов схем. Типы и параметры корпусов для ЭКБ. Влияние корпусов ЭКБ на характеристики компонентов.

Элементы контроля

Домашнее задание 2
При выполнении домашнего задания разделов 4-7 проводится проектирование фрагмента цифровой логической схемы (проектирование структуры, топологии, расчет электрических характеристик отдельных транзисторов и всего фрагмента ) методами топологического и схемотехнического проектирования по тематике, согласованной с преподавателем.
Экзамен 1
Экзамен по разделам 1-3 проводится в форме устного экзамена после 2 модуля. Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi https://meet.miem.hse.ru К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию ответов. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение более 1 минуты. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене.
Семинарские занятия 1
Дистанционный формат со 2-го модуля.
Домашнее задание 1
Выполнение домашнего задания 1 (ч.1-ч.2) проводится по тематике, согласованной с преподавателем.
Экзамен 2
Экзамен по разделам 4-7 проводится в форме устного экзамена в конце изучения курса после 4 модуля. После ответа студента преподаватель может ему задать уточняющие вопросы по тематике билета.
Семинарские занятия 2
Дистанционный формат со 2-го модуля.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.3 * Домашнее задание 1 + 0.2 * Семинарские занятия 1 + 0.5 * Экзамен 1
Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.5 * Домашнее задание 2 + 0.5 * Экзамен 2

Программа дисциплины