Introduction à la microélectronique sub-micronique
E. Sicard * et S. Delmas-Bendhia **
J3eA - Vol. 1 - 2 (2002).
DOI : 10.1051/bib-j3ea:2002002
Mis en ligne le 22 février 2002.
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Résumé
Cet article présente une expérience pédagogique dans le domaine de la microélectronique, basée sur un ensemble d'outils spécifiques illustrant par simulation interactive le fonctionnement des circuits intégrés de très hautes performances. Les outils de base sont décrits : un didacticiel sur les dispositifs élémentaires intégrés, un éditeur et simulateur au niveau physique, intégrant un compilateur de cellules, enfin un éditeur et simulateur au niveau logique. Divers exemples de travaux pratiques sont donnés, pouvant être exécutés directement depuis ce fichier.
Mots-clés. Microélectronique, CMOS, simulation, technologie.
© EDP Sciences, 2002.
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Niveau de connaissances requis. Composants. Circuits logiques.
Niveau des étudiants. Deuxième cycle : licence EEA, première année d'école d'ingénieurs.
Synthèse des simulations proposées dans l'article
Familiarisation avec le didacticiel sur le transistor MOS :
- Lancer le programme Microwind2.EXE.
- Cliquer sur Simulate -> MOS Characteristics. Par défaut, le MOS canal N, longueur 0,25 µm, largeur 10 µm, est représenté.
- Agir sur les curseurs de tensions pour observer le point de fontionnement.
- Agir sur les paramètres du modèle pour voir leurs conséquences sur les courbes simulées.
- Cliquer sur Pmos pour simuler le transistor PMOS.
Simulation du modèle 9 :
- Lancer le programme Microwind2.EXE.
- Cliquer sur File, Open et choisir INV3.MSK. Ce fichier correspond à l'oscillateur en anneaux, composé de trois inverseurs rebouclés.
- Cliquer sur Simulate puis Run simulation. Observer la fréquence d'oscillation qui se stabilise à 10 GHz (technologie 0,25 µm).
- Cliquer sur File, Open et choisir INV3LL.MSK. Il s'agit de transistors de type « low leakage », avec un très faible courant de fuite.
- En relançant la simulation, observer la réduction de fréquence.
Simulation de la technologie CMOS :
- Lancer le programme Microwind2.EXE.
- Cliquer sur File, Open et choisir INV3.MSK. Ce fichier correspond à l'oscillateur en anneaux.
- Cliquer sur Simulate, Process Steps in 3d.
- Cliquer sur Next Step pour dérouler les étapes de fabrication du process CMOS.
Simulation d'un amplificateur linéaire :
- Lancer le programme Microwind2.EXE.
- Cliquer sur File, Open et choisir AmpliSingle.MSK. Ce fichier correspond à l'amplificateur de la figure 8.
- Cliquer sur Simulate, Run Simulation. L'amplificateur est mal polarisé, et n'amplifie pas.
- Cliquer sur Close pour revenir dans la fenêtre d'édition.
- Double-cliquez sur Sinus In. Augmenter la valeur du paramètre Offset (0,7 environ) puis Assign.
- Relancez la simulation. L'amplificateur réalise la fonction d'amplification du signal d'entrée avec un gain de 7 environ.
Simulation de la conception logique d'un additionneur binaire codé décimal :
- Lancer DSCH2.EXE.
- Charger le fichier AddBCD.SCH.
- Lancer la simulation en cliquant sur la flèche
- Agir sur les claviers situés à gauche pour observer le résultat à droite.
Version imprimable de cette fiche de synthèse.
* Étienne Sicard est né à Paris en juin 1961. Il reçoit une maîtrise EEA à l'Université Paul Sabatier de Toulouse en 1983, un DEA à l'Université de Bordeaux en 1984 et une thèse de doctorat en 1987, au LAAS de Toulouse. Il obtient une bourse du Monbusho pour 18 mois au Japon avec le Professeur Kinoshita, devient professeur à l'Université des Iles Baléares, Espagne, puis maître de conférences à l'Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse, en 1991, département de génie électrique et informatique. Ses recherches concernent différents aspects de la conception de circuits, incluant l'intégrité de signal et la compatibilité électromagnétique. Étienne Sicard est l'auteur de plusieurs logiciels (Audio, Labo3, Microwind, Vocalab, Dsch) et de publications.
Adresse postale : INSA/DGEI, 135 avenue de Rangueil, 31077 Toulouse Cedex 4, France.
email : [email protected]
http://intrage.insa-tlse.fr/~etienne
** Sonia Delmas-Bendhia a obtenu son diplôme d'ingénieur INSA en Automatique, Électronique, Informatique en 1995. Après un DEA et une thèse au LESIA en conception de circuits microélectroniques et microsystèmes (1998), elle devient maître de conférences au département de génie électrique de l'INSA de Toulouse. Elle conduit des recherches sur l'intégrité du signal et la susceptibilité des circuits intégrés et s'investit dans la formation en conception de circuits CMOS et compatibilité électromagnétique.
Adresse postale : INSA/DGEI, 135 avenue de Rangueil, 31077 Toulouse Cedex 4, France.
email : [email protected]
http://www.lesia.insa-tlse.fr/~delmas
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