plan de cours

PLAN DE COURS
Hiver 2016
Conception de circuits intégrés
(6GEI430)
Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
Professeur Daniel Audet, ing. Ph.D.
Bureau : P4-5030
Tél. : [phone] poste 5639
Courriel : [email protected]
Web : www.uqac.ca/daudet

Module d’ingénierie
6GEI430 – Conception de circuits intégrés Plan de Cours Hiver 2017 Page 2 de 9
1. Formule pédagogique
 Cours magistraux
o mercredi de 08h00 à 10h45
 Travaux pratiques en laboratoire
o lundi de 08h00 à 10h45
 Projet de conception
2. Insertion du cours dans le programme
Ce cours s'inscrit dans la liste de cours obligatoires du programme de baccalauréat en génie informatique
de même que dans la liste des cours au choix du baccalauréat en génie électrique. Ce cours a, comme
préalable, le cours « 6GEI228 Systèmes digitaux ». Ainsi, pour pouvoir réaliser les différents travaux
demandés, l’étudiant doit maîtriser les notions de base de l’électronique, tant dans le domaine numérique
qu’analogique.
3. Objectifs généraux du cours
 Rendre l'étudiant apte à comprendre les diverses contraintes physiques intervenant dans la
conception de circuits intégrés.
 Rendre l'étudiant apte à concevoir des circuits intégrés à l'aide d'outils de conception assistée par
ordinateur (CAO).
4. Objectifs spécifiques
Amener l’étudiant à :
 Se familiariser avec l’évolution des technologies d’intégration à très grande échelle.
 Comprendre le fonctionnement des transistors MOS.
 Pouvoir expliquer le principe général de fabrication des transistors MOS.
 Pouvoir concevoir des schéma-transistors mettant en œuvre des circuits logiques de complexité
moyenne.
 Pouvoir concevoir le dessin des masques de circuits logiques de complexité moyenne.
 Être capable de réaliser la simulation analogique de circuits comportant des transistors MOS.
 Pouvoir définir les dimensions et la position de composants semi-conducteurs afin d’atteindre
certains critères de performance.
 Être capable de réaliser la simulation logique de circuits comportant des transistors MOS.
 Se familiariser avec le langage Verilog afin de pouvoir définir des circuits simples.
 Pouvoir garantir le fonctionnement logique correct d’un circuit en tenant compte de différents
phénomènes physiques (bruit, courant de fuite, diaphonie,…).
 Comprendre le format de stockage de fichiers décrivant un dessin des masques.
 Être capable d’optimiser la surface de silicium occupée par un circuit logique en tirant profit des
différents niveaux de métallisation disponibles.

Module d’ingénierie
6GEI430 – Conception de circuits intégrés Plan de Cours Hiver 2017 Page 3 de 9
 Comprendre les différents phénomènes physiques impliqués dans le fonctionnement de circuits
intégrés logiques et analogiques.
 Pouvoir concevoir le dessin des masques de circuits analogiques simples.
 Comprendre les limites physiques propres aux technologies d’intégration à très grande échelle
ainsi que leurs impacts sur la performance des circuits intégrés.
 Comprendre le fonctionnement interne de circuits FPGA et de circuits de mémoire
5. Qualités visées par le cours
Selon les normes du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG), le cours
couvre trois qualités attendues d’un ingénieur, à savoir :
1. Connaissance en génie (67%) : connaissance, à un niveau universitaire, des
mathématiques, des sciences naturelles et des notions fondamentales de l’ingénierie, ainsi
qu’une spécialisation en génie propre au programme.
Dans le cadre du présent cours, les connaissances suivantes seront évaluées :
o technologies CMOS actuelles
o transistors CMOS
o modélisation
o dessin des masques
o inverseurs et portes logiques
o interconnexions
o circuits arithmétiques, séquentiels et analogiques
o circuits particuliers : cellules standards, circuits de mémoire, FPGA, circuits d’entrés/sortie,
senseur, convertisseurs A/D et D/A, circuits RF
4. Conception (25%) : capacité de concevoir des solutions à des problèmes d’ingénierie
complexes et évolutifs et de concevoir des systèmes, des composants ou des processus qui
répondent aux besoins spécifiés, tout en tenant compte des risques pour la santé et la
sécurité publiques, des aspects législatifs et réglementaires, ainsi que des incidences
économiques, environnementales, culturelles et sociales.
Dans le cadre du présent cours, les étudiants devront pouvoir concevoir un circuit intégré
simple.
5. Utilisation d’outils d’ingénierie (8%) : Capacité de créer et de sélectionner des
techniques, des ressources et des outils modernes d’ingénierie et de les appliquer, de les
adapter et de les étendre à un éventail d’activités simples ou complexes, tout en
comprenant les contraintes connexes.
Dans le cadre du présent cours, les étudiants devront pouvoir utiliser un logiciel d’édition
des masques.

Module d’ingénierie
6GEI430 – Conception de circuits intégrés Plan de Cours Hiver 2017 Page 4 de 9
Ces qualités seront évaluées selon les objectifs et indicateurs suivants :
Objectifs Indicateurs Pondération
évaluée
1.3
Faire preuve de
compétence en ce qui a
trait aux connaissances
propres à la spécialité du
programme.
1.3.1
Identifier les principes scientifiques et d’ingénierie
qui influencent la performance d’un processus ou
d’un système.
55%
1.3.2 Appliquer de manière appropriée des
connaissances propres à la discipline de l’étudiant. 12%
4.4
Démontrer sa capacité à
produire un design final
solutionnant un problème
4.4.2 Raffiner un concept ou un design détaillé 25%
5.2
Démontrer sa capacité à
utiliser des outils,
ressources et techniques
spécialisés propres à la
discipline.
5.2.1
Démontrer sa capacité à utiliser des outils
d’ingénierie, des techniques et des ressources
spécifiques à la discipline de l’étudiant.
8%
Chaque indicateur sera évalué en utilisant le système de notation de l’UQAC ainsi la réussite du cours est
directement liée à l’atteinte des qualités et objectifs précités au travers de l’évaluation de leurs
identificateurs dans des travaux et examens.
6. Contenu du cours
6.1 Sujets abordés
1. Introduction
1.1 Évolution de la technologie
1.2 Applications
1.3 Marché
2. Les composants MOS
2.1 Propriétés su silicium
2.2 Les transistors MOS (NMOS, PMOS)
2.3 Procédés de fabrication
3. Modélisation des transistors MOS
3.1 Équations et paramètres

Module d’ingénierie
6GEI430 – Conception de circuits intégrés Plan de Cours Hiver 2017 Page 5 de 9
4. L’inverseur
4.1 Dessin des masques
4.2 Comportement
4.3 Circuits particuliers
5. Interconnexions
5.1 Couches et contacts
5.2 Résistance, capacité et inductance
5.3 Délai de propagation
5.4 Couplage et diaphonie
6. Les portes logiques
6.1 Logique combinatoire
6.2 Portes NAND et AND
6.3 Portes NOR et OR
6.4 Porte XOR
6.5 Portes complexes
6.6 Multiplexeurs
7. Circuits arithmétiques
7.1 Additionneurs
7.2 Soustracteurs
7.3 Comparateurs
8. Circuits séquentiels
8.1 Bascules (RS, D)
8.2 Compteurs
9. Circuits analogiques
9.1 Résistances et condensateurs
9.2 Référence de tension
9.3 Miroir de courant
9.4 Amplificateurs
10. Notions avancées
10.1 Cellules standards, placement et routage
10.2 Circuits de mémoire (RAM, DRAM, EEPROM, Flash)
10.3 FPGA
10.4 Circuits d’entrés/sortie
10.5 Senseurs (température et lumière)
10.6 Convertisseurs A/D et D/A
10.7 Circuits RF (radio-fréquence)
10.8 Microprocesseurs