Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2017/2018
Code:
EME-1-503-s
Name:
Basics of analog integrated circuits design
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Microelectronics in industry and medicine
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
Gryboś Paweł (pgrybos@agh.edu.pl)
Academic teachers:
Gryboś Paweł (pgrybos@agh.edu.pl)
KMON Piotr (kmon@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. Potrafi mysleć i działac w sposób kreatywny i przedsiębiorczy. ME1A_K03, ME1A_K04, ME1A_K05, ME1A_K02 Activity during classes,
Execution of laboratory classes
Skills
M_U001 Potrafi obsługiwać złożone środowisko do projektowania ukladow scalonych, wykonywać symulacje i maski układu scalonego. ME1A_U10, ME1A_U02, ME1A_U05, ME1A_U15 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
M_U002 Potrafi pozyskiwać informacje z literatury i dokumentacji dot. projektowania układów scalonych. Potrafi pracować w zespole. ME1A_U02, ME1A_U01 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
M_U003 Umie przeprowadzić symulacje mieszane, symulacje z uwzględnieniem elementów pasożytniczych, symulacje brzegowe i Monte Carlo ME1A_U10 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
M_U004 Potrafi opisać metody wspierające testowalność układów scalonych, potrafi opisać metody projektowe stosowane przy projektowaniu układów mieszanych ME1A_U13 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Ma wiedzę z zakresu podstaw projektowania układów scalonych ME1A_W17, ME1A_W16, ME1A_W19, ME1A_W13, ME1A_W05 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
M_W002 Ma poszerzoną i uporządkowaną wiedzę dotyczącą trendów rozwojowych w mikroelektronice ME1A_W17, ME1A_W16, ME1A_W19, ME1A_W13, ME1A_W05 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. Potrafi mysleć i działac w sposób kreatywny i przedsiębiorczy. - - + + - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi obsługiwać złożone środowisko do projektowania ukladow scalonych, wykonywać symulacje i maski układu scalonego. - - + + - - - - - - -
M_U002 Potrafi pozyskiwać informacje z literatury i dokumentacji dot. projektowania układów scalonych. Potrafi pracować w zespole. - - + + - - - - - - -
M_U003 Umie przeprowadzić symulacje mieszane, symulacje z uwzględnieniem elementów pasożytniczych, symulacje brzegowe i Monte Carlo - - + + - - - - - - -
M_U004 Potrafi opisać metody wspierające testowalność układów scalonych, potrafi opisać metody projektowe stosowane przy projektowaniu układów mieszanych - - + + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma wiedzę z zakresu podstaw projektowania układów scalonych + - + + - - - - - - -
M_W002 Ma poszerzoną i uporządkowaną wiedzę dotyczącą trendów rozwojowych w mikroelektronice + - + + - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. 1. Przegląd współczesnych nanotechnologii VLSI – wyzwania, bariery, kierunki rozwoju
  2. 2. Symulacje obwodu w środowisku Cadence – HSpice, Spectra
  3. 3. Reguły projektowe i umiejętność czytania dokumentacji technologii
  4. 4. Rysowanie planu masek: tranzystorów, diod, rezystorów, kondensatorów.
  5. 5. Plan układu scalonego, pierścienie ochronne, pola kontaktowe, rozprowadzenie zasilania.
  6. 6. Standardy dla bloków WE/WY, reguły ESD.
  7. 7. Ekstrakcja elementów pasożytniczych z planu układu scalonego, symulacje.
  8. 8. Optymalizacja pod kątem uzysku, rozrzut parametrów procesu technologicznego, reguły dopasowania, analizy najgorszego przypadku.
  9. 9. Scalone układy mieszane i problem efektów przesłuchu.
  10. 10. Projektowanie układów scalonych pod kątem testowalności.
  11. 11. Wysłanie układu ASIC do produkcji
  12. 12. Techniki łączenia układu scalonego z obudową bądź PCB.
Laboratory classes:
  1. 1. Podstawowa obsługa środowiska Cadence
  2. 2. Symulacje podstawowych układów analogowych
  3. 3. Rysowanie layoutu i jego weryfikacja.
  4. 4. Symulacje post-layoutowe.
  5. 5. Symulacje efektów rozrzutów technologicznych
  6. 6. Generacja plików GDS.
Project classes:
-
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 136 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Examination or Final test 6 h
Preparation for classes 40 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Participation in laboratory classes 28 h
Participation in lectures 28 h
Participation in project classes 14 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych. Ocena końcowa wystawiana jest zgodnie z regulaminem studiów.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw matematyki, fizyki, elektroniki.

Recommended literature and teaching resources:

1. P. Gray, et al.: Analysis and design analog integrated circuits , Wiley, 2010
2. P, Allen, D. Holberg: CMOS analog circuit design, Oxford University press, 2008
3. Dokumentacja środowiska Cadence.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

• P. Maj, Silicon strip detectors for X-ray diffraction measurements used in commercial applications, XIII Krajowa Konferencja Elektroniki : Darłowo, 09–13.06.2014 : materiały konferencji, s. 528–533
• P. Maj, Obrazy wysokiej jakości dla promieniowania X z wykorzystaniem detektorów pikselowych, XIII Krajowa Konferencja Elektroniki : Darłowo, 09–13.06.2014 : materiały konferencji, s. 523–527.
• P. Gryboś, G. Deptuch, P. Kmon, P. Maj, R. Szczygieł, M. Żołądź, Systemy do obrazowania promieniowania X z wykorzystaniem technologii nanometrycznych – referat plenarny, XIII Krajowa Konferencja Elektroniki : Darłowo, 09–13.06.2014
• P. Maj, Mismatch effects and their corrections in large area ASIC, DDECS : proceedings of the 2014 IEEE 17th international symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems : April 23–25, 2014, Warsaw, Poland, p. 238-241
• P. Grybos, Design and testing of integrated circuit of pixel architecture for fast X-ray imaging applications – keynote talk, DDECS : proceedings of the 2014 IEEE 17th international symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems : April 23–25, 2014, Warsaw, Poland, p. 11
• P. Gryboś, A. Drozd, G. Deptuch, K. Kasiński, R. Kłeczek, P. Kmon, P. Maj, P. Otfinowski, J. Rauza, R. Szczygieł, T. Satława, M. Żołądź, Ultra fast X-ray detection systems in nanometer and 3D technologies – invited talk, Proceedings of the 21st international conference MIXDES 2014: Mixed Design of Integrated Circuits and Systems : Lublin, Poland June 19–21, 2014, p. 38-41.
• R. Kłeczek, P. Gryboś, Low voltage area efficient current-mode CMOS bandgap reference in deep submicron technology, Proceedings of the 21st International Conference MIXDES 2014: Mixed Design of Integrated Circuits and Systems : Lublin, Poland June 19–21, 2014, p. 247-251.
• A. Drozd, P. Maj, Problemy korekcji w hybrydowych pikselowych detektorach promieniowania X, Modelowanie i pomiary w medycynie : materiały XIII sympozjum : Krynica Zdrój, 18–22 maja 2014
• A. Drozd, P. Maj, Problemy korekcji w hybrydowych pikselowych detektorach promieniowania X, Przegląd Elektrotechniczny, 2014 R. 90 nr 5, s. 86–89.
• P. Maj, Fast and precise algorithms for calculating offset correction in single photon counting ASICs built in deep sub-micron technologies. JINST Journal of Instrumentation, 2014 vol. 6 p. 1–8, http://iopscience.iop.org/1748-0221/9/07/C07009 .
• P. Maj, P. Grybos, P. Kmon, R. Szczygieł, 23552-channel IC for single photon counting pixel detectors with 75 um pitch, ENC of 89e- rms, 19 e- rms offset spread and 3% rms gain spread, Proceedings of the 40th European Solid-State circuit Conference, September 22-26, 2014 – Venice, Italy, p. 147-150
• R. Kłeczek, Filtracja i szybkie kształtowanie sygnału w układach elektroniki front-end w technologiach submikronowych CMOS, Rozprawa doktorska, obroniona z wyróżnieniem na WEAIIB, AGH, czerwiec 2014
• P. Maj, T. Taguchi, T. Satława, High intensity irradiation influence on gain, noise and offset uniformity of a pixel detector readout designed in 130nm CMOS, 10th International Conference on Radiation Effects on Semiconductor Materials, Detectors and Devices, 8-10 October, 2014, Italy
• P. Maj, P. Grybos, R. Szczygieł, P. Kmon, R. Kłeczek, A. Drozd, P. Otfinowski, G. Deptuch., Measurements of matching and noise performance of a prototype readout chip in 40 nm CMOS process for hybrid pixel detectors, IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. 62, 2015, pp. 359–36,link
• A. Drozd, R. Szczygieł, P. Maj, T. Satława, P. Gryboś, Design of the low area monotonic trim DAC in 40 nm CMOS technology for pixel readout chips, Journal of Instrumentation, IOPscience, Vol. 9, 2014, pp. 1-7 link
• G. W. Deptuch, G. Carini, T. Collier, P. Gryboś, P. Kmon, R. Lipton, P. Maj, D. P. Siddons, R. Szczygieł, R. Yarema, Results of tests of three-dimensionally integrated chips bonded to sensors, IEEE Transaction on Nuclear Science, IEEE, Vol. 62, 2015, pp. 349–358 link
• P. Maj, A. Baumbaugh, G. Deptuch, P. Grybos, R. Szczygiel, Algorithms for minimization of charge sharing effects in a hybrid pixel detector taking into account hardware limitations in deep submicron technology, Journal of Instrumentation, IOPscience, Vol. 7, 2012, pp. 1-7, link
• G. Deptuch, Monolityczne detektory pikselowe w zastosowaniu do obrazowania niskoenergetycznych fotonów i miękkiego promieniowania X. (monografia habilitacyjna), Wydawnictwa AGH, Kraków, Rozprawy, monografie – 272, 2013, pp. 1-201, Kraków, Polska
• Maj, P. ; Grybos, P. ; Szczygiel, R. ; Kmon, P. ; Drozd, A. ; Deptuch, G., A pixel readout chip in 40 nm CMOS process for high count rate imaging systems with minimization of charge sharing effects, 2014 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-4, link
• P. Maj, P. Gryboś, R. Szczygieł, T. Sakumura, Y. Tsuji, Y. Nakaye, A fast 300k X-ray camera with an energy window selection and continuous readout mode, 2013 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seoul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-4 link
• P. Maj, FPGA based extension to the multichannel pixel readout ASIC, 2013 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-4 link
• Deptuch, G.W., Carini, G., Collier, T. , Grybos, P. , Kmon, P. , Lipton, R. , Maj, P. , Trimpl, M. , Siddons, D.P. , Szczygiel, R. , Yarema, R. Results of tests of three-dimensionally integrated chips bonded to sensors, 2013 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-5 link
• Otfinowski, P. ; Grybos, P. ; Szczygiel, R. ; Maj, P., ADCs in deep submicron technologies for ASICs of pixel architecture, 17th International Symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems, Warsaw, Poland, IEEE, April 23–25, 2014, pp. 278 – 281 link
• Grybos P, Drozd, A. ; Deptuch, G. ; Kasinski, K. ; Kleczek, R. ; Kmon, P. ; Maj, P. ; Otfmowski, P. ; Rauza, J. ; Szczygiel, R. ; Satlawa, T. ; Zoladz, M., The 21st International Conference Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), 2014, Lublin, Poland, IEEE, 19-21 June, 2014, pp. 38-41link
• Satlawa, T, Drozd, A., Kmon, P., Design of the ultrafast LVDS I/O interface in 40 nm CMOS process, The 21st International Conference Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), 2014, Lublin, Poland, IEEE, 19-21 June, 2014, pp. 200-204 link
• P. Maj, Testability features of a single photon counting hybrid pixel detector readout circuit with charge sharing elimination Algorithm, 2014 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seattle, USA, IEEE, 8-15 November, 2014
• Maj, P. ; Drozd, A. ; Szczygiel, R. ; Grybos, P., FPGA Simulations of Charge Sharing Effect Compensation Algorithms for Implementation in Deep Sub-Micron Technologies, UKSim 15th International Conference on Computer Modelling and Simulation (UKSim), 2013, IEEE, 10-12 April, 2013, pp. 780-786 link
• P. Maj, P. Gryboś, P. Kmon, R. Szczygieł, ASICs in nanometer and 3D technologies for readout of hybrid pixel detectors, Electron Technology Conference 2013, SPIE, The International Society for Optical Engineering, 16–20 April, 2013, pp.890204-1–890204-6 link

Additional information:

None