授業の主題
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1970年に1KビットDRAM (Dynamic Random Access Memory)、1971年にマイクロプロセッサが開発されて以来、無数の技術革新の結果として、集積回路は機能と性能の両面で飛躍的な進歩を遂げ、情報化社会を支える基礎となった。さらに、1990年代から、グローバルな産業構造の変化とCAD(Computer Aided Design)ソフトウエア技術の進歩が起こり、現在では、LSI (Large Scale Integration)および組み込みソフトウエアは、半導体メーカの専門家だけではなく、電子機器、医療機器、機械・ロボット、宇宙分野などの半導体ユーザによって設計されている。本講義では、一般の半導体ユーザが設計可能な、CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 論理回路について、論理レベルよりも一歩踏み込んだ具体的設計手法と動作解析方法を扱う。
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学修目標（到達目標）
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各種論理演算機能とフリップフロップの構成方法および直流動作について詳細に解析を行う。さらに進んで、CMOS回路の性能を決定する要因およびLSIシステムを高性能化するための方法について検討を行う。また、MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)と微細配線の比例縮小原理を理解し、テクノロジーの進歩とLSI性能推移の関係を定量的に理解する。本講義で取り扱う回路例は、コンピュータの算術論理演算ユニットやメモリ等のサブシステムを構成する基本論理機能として実際に使用可能であり、これらがシステム内でどのように利用されているのかを学ぶことが重要である。講義で学んだ内容をさらに深く理解するため、VDEC (VLSI Design and Education Center) 設計室のCAD ソフトウエアを用いて、カスタムLSIの設計実習を行い、実際に半導体メーカで製造委託可能な設計データを作成するまでの設計フローを把握する。
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授業概要
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09. CMOS順序回路
10. CMOS論理回路の動作速度と消費電力
11. スケーリング則による性能見積もり
12. 設計自動化と設計フロー
13. フルカスタム設計実習（回路設計，シミュレーション）
14. フルカスタム設計実習（レイアウト設計）
15. フルカスタム設計実習（設計検証）
16. クイズ
[アクティブラーニング課題]
フルカスタム設計実習において各自の設計データと設計検証を行い、その結果についてレポートを提出する。（COVID-19感染拡大状況によっては、設計実習の代わりに課題を出題する。）
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評価方法と割合
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評価方法
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次項の項目及び割合で総合評価し、次のとおり判定する。
S（達成度90％～100％）、A（同80％～90％未満）、B（同70％～80％未満）、C（同60％～70％未満）を合格とし、F（同60％未満）を不合格とする。
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評価の割合
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学期末試験 60%
レポート 20%
設計実習の出席とレポート 20%
期末テストは、ノート、印刷した資料、書籍の持ち込み可。
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授業時間外の学修に関する指示
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予習に関する指示
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次回の講義内容についてweb配付している講義資料当該部を読んでくること。
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予習に関する教材
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オンデマンド教材（授業内容の全体）
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復習に関する指示
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講義のあった当日に再度配付資料・ノートにて復習し、課題を期限までに提出すること。
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復習に関する教材
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オンデマンド教材（授業内容の全体）
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教科書・参考書
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参考書
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9784621087213
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Neil H. E. Weste, David Money Harris
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丸善出版
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2014
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9780321547743
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Neil H.E. Weste, David Money Harris
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Pearson Addison-Wesley
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2011
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オフィスアワー等（学生からの質問への対応方法等）
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[オフィスアワー] 講義日の16:30-18:00, 2B713号室
[質問用電子メール] kitagawa@merl.jp
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履修条件
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その他履修上の注意事項や学習上の助言
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[課題] (1) 章毎の課題レポートを提出。(2) フルカスタム設計実習において各自の設計データと設計検証を行い、その結果についてレポートを提出。
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