Herbstsemester
| Fachpraktikum IS 5: Analog IC-Design |
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HS, 5. Semester; Mo, Mi, Fr 13:30-17:00, ETZ J68.1, 2 Plätze |
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Aufgabenstellung IS 5 |
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| Fachpraktikum IS 7: CMOS Mischer |
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HS, 5. Semester, Mo, Mi, Fr 13:30-17:00, ETZ J68.1, 1 Platz |
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Aufgabenstellung IS 7 |
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| Fachpraktikum IS 34: Simulation der Herstellung und Optimierung eines modernen MOSFETS |
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HS, 5. Semester; Mo, Mi, Fr 13:30 - 17:00, ETZ K61, 2 Plätze |
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Aufgabenstellung IS 34 |
Frühjahrssemester
| Fachpraktikum IS 1: CryptoFun |
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FS, 6. Semester; Mo, Mi, Fr 13:30 - 17:00, ETZ J78, 2 Plätze |
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Aufgabenstellung IS 1 |
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| Fachpraktikum IS 6: Sigma-Delta A/D Wandler |
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FS, 6. Semester; Mo, Mi, Fr 13:30-17:00, ETZ J68.1, 2 Plätze |
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Aufgabenstellung IS 6 |
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Institut für Integrierte Systeme
Laboröffnungszeit: 13:30 - 17:00 (bitte vor 13:45 erscheinen)
Vorbereitung obligatorisch (siehe Aufgabenstellung)
Die angebotenen Fachpraktika sollen den interessierten Studenten einen Einblick ermöglichen in die am Institut für Integrierte Systeme bearbeiteten Gebiete des Designs von analogen und digitalen VLSI Chips sowie der Simulation von Halbleiterbauelementen und Technologien und deren Anwendung als Laser.
Im neuen Praktikum IS 1 (FS) wird demonstriert wie VLSI Schaltungen das schnelle Verschlüsseln von Daten möglich machen. Anhand der Schaltung in einem FPGA wird die Anwendung "Kryptographie" untersucht und erlebt. Dieser Versuch kann als Entscheidungsgrundlage für den Besuch der 6.-Semester Vorlesung "VLSI I: von Architektur zu hochintegrierter Schaltung und FPGA" dienen, welche modernen FPGA-basierten Schaltungsentwurf vermittelt. "VLSI II: Entwurf von hochintegrierten Schaltungen" (ev. kombiniert mit einer IC- Design Semesterarbeit) und "VLSI III: Test und Fabrikation von hochintegrierten Schaltungen" ergänzen das Wissen bis zur Entwicklung von eigenen Chips.
Entscheidungshilfen für die Lehrveranstaltung "Analoge integrierte Schaltungen" im 6. Semester bieten die Versuche IS 5, 7 (HS) und IS 6 (FS). An typischen Schaltungen wird demonstriert, welche Möglichkeiten analoge ICs heute bieten.
Der Versuch IS 34 (HS) gibt einen Einblick in die moderne Halbleitertechnologie am Beispiel der computergestützten Technologie-Simulation und Bauelement-Modellierung. Sie erhalten damit auch einen Ausblick auf die 7.-Semester Vorlesung "Halbleiter-Bauelemente: Technologie, Messtechnik, Simulation".
IS 1 Krypto Fun
Die Kryptographie ermöglicht die Verschlüsselung von Datenströmen zur abhörsicheren Übertragung und die darauffolgende Rückwandlung in die Originaldaten. Neben der Vermittlung von einfachen Grundlagen über Kryptoalgorithmen werden Bilder und Musik verschlüsselt. Dies geschieht zuerst auf dem Computer um Eigenschaften verschiedener Chiffrier Algorithmen zu untersuchen. Um Audio Daten in Echtzeit zu ver/entschlüsseln wird dann ein Chip eingesetzt. Es handelt sich um ein sogenanntes FPGA = Field Programmable Gate Array. Diese Chips ermöglichen Schaltungen zu realisieren durch Programmieren von Verbindungen zwischen elektronischen Bausteinen wie Flipflops, Logikfunktionen und Speichern. Das Praktikum zeigt dabei auf wie mit den Kryptoalgorithmen auf dem FPGA nun Bilder und Audio viel schneller chiffriert und dechiffriert werden können.
IS 5 Analog IC Design
Analoge ICs und analoge Schaltungsteile auf digitalen ICs sind heute hochaktuell, z.B. in der Mobilkommunikation oder bei der Messdatenerfassung. Dieser Versuch soll anhand eines einfachen aber wichtigen Schaltungsblocks - des Colpitts-Oszillators - in die anspruchsvolle Arbeit des Analog-Designers einführen. Beim Schaltungsentwurf werden Sie die wichtigen Grössen dimensionieren: Schwingungsbedingung, Resonanzfrequenz und Amplitude. Mittels Simulation auf modernen Workstations können Sie Funktion und korrekte Dimensionierung verifizieren. Anstelle des Layout-Entwurfs werden Sie den bereits integrierten Oszillator untersuchen und die Bauteile des Schemas - MOS- Transistoren, Widerstände, Kondensatoren - identifizieren. Der Vergleich Ihrer Simulationsresultate mit vorhandenen Messresultaten wird Ihnen zeigen, wie gut Ihre Dimensionierung mit der Realität übereinstimmt.
IS 6 Sigma-Delta A/D Wandler
Sigma-Delta A/D und D/A Wandler sind in den meisten modernen Audio-Geräten im Einsatz, seien dies "low-cost" oder "high-end" Produkte. Ihr Hauptvorteil ist die hohe erreichbare Auflösung von bis zu 20 bits ohne präzise Bauteile und somit auch ohne Abgleich. Dadurch sind diese hochgenauen Wandler sehr preisgünstig. Der Versuch demonstriert das Prinzip dieser Sigma-Delta Wandler. Sie werden mit einfachen Fragen und verschiedenen Experimenten in seine Geheimnisse eingeführt. Mit MATLAB Simulationen werden Sie Vorteile und Grenzen dieses interessanten elektronischen Systems untersuchen. Am Ende des Versuchs bietet sich die Gelegenheit, dem D/A Wandler in der Crystal Computer-Soundkarte CS42310 messtechnisch und akustisch "auf den Zahn zu fühlen"!
IS 7 CMOS Mischer
Mischer sind eine Hauptkomponente von Empfängern für drahtlose Kommunikation (UMTS, GSM, GPS, BlueTooth). Besonderes Interesse erregen in jüngster Zeit Empfänger-Implementierungen in CMOS Technologie, welche eine hohe Integrationsdichte von analogen und digitalen Schaltungsteilen auf demselben Chip ermöglichen. In diesem Versuch lernen Sie das Prinzip der Schlüsselkomponente Mischer kennen. Mit Hilfe eines Spektrum-Analysators wird seine Funktionsweise auf anschauliche Art fassbar gemacht. Sie werden die wichtigsten Daten eines CMOS-Mischers ausmessen. Das Augenmerk wird dabei auf die Erfassung der nichtlinearen Charakteristik gerichtet, die durch den sogenannten Third-Order Intercept-Punkt beschrieben wird.
IS 34 Realistische Simulation der Herstellung und Optimierung eines modernen MOSFETs
Mit ständig fortschreitendem Integrationsniveau und bei der Entwicklung neuartiger Halbleiter-Bauelemente wird die Prozess-Simulation in Einheit mit der Bauelement-Simulation zur unabdingbaren Notwendigkeit jeder Technologie-Entwicklung ("Technology Computer Aided Design", TCAD). Im Vergleich zu experimentellen Testreihen hat die Simulation den Vorteil, kostengünstiger und vor allem wesentlich weniger zeitaufwendig zu sein.
Mit Hilfe der Prozess-Simulation lassen sich Aussagen zur Gestaltung von technologischen Teilschritten und zur Geometrie des Bauelementes machen. Mittels Bauelement-Simulation werden die relevanten Betriebszustände des Bauelementes studiert und Rückschlüsse für die Modifizierung von Prozess- Schritten erhalten.
Im Versuch beschäftigen Sie sich mit einer modernen CMOS-Technologie, die Sie mit den besten Simulationsprogrammen analysieren. Diese TCAD-Tools wurden zum grossen Teil am Institut für Integrierte Systeme entwickelt und werden vom Softwarehaus Synopsys Switzerland LLC (ehemals ISE AG) erfolgreich vertrieben. Firmen wie Intel, Motorola, AMD, Texas Instruments, STMicroelectronics, Toshiba u.v.a. verwenden diese Programme zur Optimierung ihrer Technologien. Sie lernen die wichtigsten Technologieschritte kennen und simulieren die Funktion des Bauelements, gewinnen einen Einblick in die Ziele der Prozessierung eines MOSFETs und machen sich mit der Benutzung der Simulationsprogramme vertraut.
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