• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Магистратура 2019/2020

Методология инновационного инженерного проектирования

Статус: Курс по выбору (Инжиниринг в электронике)
Направление: 11.04.04. Электроника и наноэлектроника
Когда читается: 1-й курс, 1-4 модуль
Формат изучения: Full time
Прогр. обучения: Инжиниринг в электронике
Язык: русский
Кредиты: 9

Программа дисциплины

Аннотация

Курс направлен на формирование знаний, умений и практических навыков применения принципов, методов и средств инновационного инженерного проектирования и технологии производства современных и перспективных изделий микро- и наноэлектроники. Особое внимание уделяется системной модели проектирования технических новаций, технико-экономической эффективности технических новаций в сложных системах, методам эвристического поиска новых технических решений, современной методологии автоматизированного проектирования электронной компонентной базы, автоматизированному проектированию структур электронных компонентов, интегральных схем различной степени интеграции, перспективным направлениям развития элементной базы ИС, БИС и СБИС, основным технологическим процессам изготовления конструктивных элементов и узлов электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов, технологическим требованиям к оборудованию для финишной обработки электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов, выбору технологических процессов и оборудования для изготовления полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники, нормативным документам, учитывающим требования при разработке технологической документации на процессы изготовления электровакуумных и полупроводниковых приборов. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов на семинаре, домашних заданий, коллоквиума и экзамена.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целями освоения дисциплины "Методология инновационного инженерного проектирования" является формирование у студентов знаний, знаний, умений и навыках о принципах, методах и средствах инновационного проектирования и технологии производства электронной компонентной базы (ЭКБ) современных и перспективных изделий микро- и наноэлектроники.
Результаты освоения дисциплины

Результаты освоения дисциплины

  • Знать: современные методы автоматизированного проектирования электронной компонентной базы, уровни проектирования, маршруты проектирования ЭКБ; проектную документацию и требования к ней. Уметь: выбирать маршруты проектирования ЭКБ, выбирать программные средства для проектирования. Владеть: современной методологией автоматизированного проектирования электронной компонентной базы
  • Знать: методы и программное обеспечение для проектирования структур электронных компонентов. Уметь: рассчитывать технологические параметры структур полупроводниковых приборов, рассчитывать характеристики полупроводниковых структур различных технологий. Владеть: методами проектирования структур электронных компонентов с помощью пакетов приборно-технологического проектирования.
  • Знать: топологические нормы и ограничения; методы и ПО для проектирования топологии интегральных схем различной степени интеграции; методы расчетов динамических характеристик фрагментов схем; типы и параметры корпусов для ЭКБ. Уметь: проектировать топологию и рассчитывать характеристики фрагментов интегральных схем; оценивать влияние корпусов ЭКБ на характеристики компонентов. Владеть: методами топологического проектирования и схемотехнического моделирования фрагментов интегральных схем
  • Знать: перспективные направления развития элементной базы: сверхбыстродействующие БИС на основе GaAs и SiGe, оптоэлектронные ИС; Уметь: выбирать перспективные технологии для создания ЭКБ.
  • Знать: современные методы обработки стекла и керамики, нанесения поверхностных покрытий для оболочек ЭЛП и ФЭП; физические и конструктивные принципы, лежащие в основе функционирования электронно-оптических систем ЭЛП и ФЭП. Уметь: разрабатывать технологические маршруты при проектировании ЭЛП и ФЭП. Владеть: современной методологией выбора необходимого технологического оборудования
  • Знать: особенности конвейерной и манипуляторной технологий изготовления ЭЛП и ФЭП4; роль газопоглотителей в приборах. Уметь: выбирать и адаптировать в конкретных конструкциях приборов технологические процессы формирования фотокатодов для видимой, УФ и ИК области спектра. Владеть: навыками обеспечения технологичности изделий электронной техники.
  • Знать: физические требования к оборудованию для изготовления полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. Уметь: разрабатывать технологические маршруты при проектировании полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. Владеть: современной методологией выбора необходимого технологического оборудования
  • Знать: требования Единой системы технологической документации (ЕСТД) при разработке технологической документации на технологические процессы изготовления электровакуумных и полупроводниковых приборов Уметь: разрабатывать технологические маршруты при проектировании электровакуумных и полупроводниковых приборов.
  • Знать: основные понятия и термины инновационного инженерного проектирования; представления сложную техническую систему (ТС) в виде иерархической структуры связей параметров; стратегии инновационного проектирования; системное описание проблемной ситуации; Уметь: представлять вербальные описания ТС в виде иерархической структуры связей параметров; анализировать проблемную ситуацию; формулировать цели проектирования;
  • Владеть: методикой анализа проблемной ситуации; методикой формирования дерева целей проектирования;
  • Знать: методику оценки технико-экономической эффективности новаций на основе метода анализа иерархий. Уметь: проводить оценку эффективности технических новаций. Владеть: методикой оценки технико-экономической эффективности новаций в сложных ТС.
  • Знать: классификацию эвристических методов поиска технических новаций; понятия о противоречиях в ТС; основные подходы к разрешению противоречий. Уметь: формулировать технические и физические противоречия; выявлять и разрешать технические и физические противоречия в сложных ТС. Владеть: методикой выявления и разрешения противоречий при проектировании
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Раздел 1. Современная методология автоматизированного проектирования электронной компонентной базы.
    Проектирование «сверху-вниз» и «снизу-вверх». Поведенческое описание работы устройства. Физическое, логическое и схемотехническое проектирование. Верификация полученного проекта. Системы автоматизированного проектирования электронной компонентной базы. Проектная документация.
  • Раздел 2. Автоматизированное проектирование структур электронных компонентов.
    Проектирование «сверху-вниз» и «снизу-вверх». Поведенческое описание работы устройства. Физическое, логическое и схемотехническое проектирование. Верификация полученного проекта. Системы автоматизированного проектирования электронной компонентной базы. Проектная документация.
  • Раздел 3. Автоматизированное проектирование интегральных схем различной степени интеграции.
    Проектирование топологии интегральных схем различной степени интеграции топологии с помощью топологических редакторов. Топологические нормы и ограничения. Проектирование схемных фрагментов интегральных схем. Расчеты динамических и статических характеристики фрагментов схем. Типы и параметры корпусов для ЭКБ. Влияние корпусов ЭКБ на характеристики компонентов.
  • Раздел 4. Перспективные направления развития элементной базы БИС и СБИС.
    Сверхбыстродействующие БИС на основе GaAs и SiGe. Микросхемотехника оптоэлектронных ИС. Фоточувствительные СБИС на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) и КМОП-фотодиодных матриц.
  • Раздел 5. Основные технологические процессы изготовления конструктивных элементов и узлов электровакуумных электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов
    Изготовление оболочек электровакуумных электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов: способы обработки стекла; напряжения в стекле; получение спаев стекла с металлом; изготовление металлических деталей и сборка металлических узлов; технохимическая обработка деталей и узлов; нанесение поверхностных покрытий; термообработка внутренних покрытий. Изготовление электронно-оптических систем электровакуумных электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов: физические принципы, лежащие в основе функционирования электронно-оптических систем; варианты электронно-оптических систем для электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов с электростатической и магнитной фокусировкой; сборка электронно-оптических систем; важность технологической оснастки при сборке электронно-оптических систем. Технологические процессы и оборудование для изготовления катодолюминесцентных экранов: типы катодолюминофоров для экранов электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов; методы изготовления катодолюминесцентных экранов.
  • Раздел 6. Технологические требования для финишной обработки электровакуумных электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов
    Вакуумная обработка приборов на откачных постах: присоединение оболочки к вакуумной системе, предварительная откачка; обезгаживание оболочки, поверхностных покрытий, деталей внутренней арматуры. Основные технологические процессы формирования фотокатодов для видимой, УФ и ИК области спектра. Газопоглотители для электровакуумных электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов. Особенности технологии изготовления приборов с металлокерамической оболочкой.
  • Раздел 7. Особенности выбора технологических процессов и оборудованиея для изготовления полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники
    Оборудование для выращивания монокристаллов полупроводниковых материалов и изготовления полупроводниковых пластин. Основные требования и конструкции термических установок для процессов диффузии и наращивания эпитаксиальных слоев. Физические основы и оборудование ионной имплантации. Физические основы и оборудование для проведения литографических процессов. Методы и оборудование для осаждения тонких пленок в вакууме.
  • Раздел 8. Нормативные документы, учитываемые при разработке технологической документации на технологические процессы изготовления электровакуумных и полупроводниковых приборов
    Основные положения: ГОСТ 3.1001-81 Единая система технологической документации. Общие положения. ГОСТ 3.1102-81 Единая система технологической документации. Стадии разработки и виды документов. ГОСТ 3.1109-82 Единая система технологической документации. Термины и определения основных понятий.
  • Раздел 9. Системная модель проектирования технических новаций
    Жизненный цикл технических систем: стадии; новация (новшество) и инновация; преобразование новшества в инновацию: этапы инновационной деятельности. Инновационный инжиниринг как разработка и обоснование технических новаций. Стратегии инновационного проектирования ТС: выбор аналогов; оптимизация параметров; модернизация известных конструкций; беспрототипная разработка. Уровни новизны технических решений. Действия разработчика при проектировании и ресурсы проектирования. Проблемная ситуация: системная модель, этапы анализа. Описание проблемной ситуации. Выявление недостатков. Формирование списка требований к технической системе. Цель проектирования. Дерево целей проектирования. Методика формирования дерева целей. Связи целей проектирования с функциями, структурами технической системы и планированием действий разработчика.
  • Раздел 10. Технико-экономическая эффективность технических новаций в сложных системах.
    Оценка технико-экономической эффективности новых технических решений методом анализа иерархий: основные стадии и процедуры. Представление ТС в методе. Построение иерархий. Шкала отношений элементов иерархии. Матрицы парных сравнений. Собственные векторы и собственные значения матриц парных сравнений. Оценка однородности суждений эксперта. Иерархический синтез: процедуры. Оценка однородности иерархии.
  • Раздел 11. Методы эвристического поиска технических новаций.
    Классификация эвристических методов поиска технических новаций: ненаправленные, направленные; групповые, индивидуальные; систематические, несистематические. Понятие о противоречиях в ТС. Техническое противоречие. Физическое противоречие. Формулы описания противоречий. Узловой параметр. Метод выявления противоречий. Системные модели выявления и разрешения противоречий: формирование исходных целей проектирования; формирование множества противоречивых целей; определение конкретной иерархической структуры; определение узловых параметров для противоречивых целей; определение узловых подсистем; разрешение противоречия; выбор технического решения. Объекты с парными свойствами. Методика выявления технических противоречий в ТС. Основные способы разрешения противоречий. Связи видов узловых объектов, требований, предъявляемых к ним и способов разрешения технических противоречий. Стандартные способы разрешения противоречий в ТРИЗ.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Created with Sketch. домашнее задание 1
  • неблокирующий Created with Sketch. домашнее задание 2
  • неблокирующий Created with Sketch. Экзамен
  • неблокирующий Created with Sketch. Активность на практических занятиях
  • неблокирующий Created with Sketch. домашнее задание 3
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (1 модуль)
    0.5 * домашнее задание 1 + 0.5 * Экзамен
  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.2 * Активность на практических занятиях + 0.3 * домашнее задание 2 + 0.5 * Экзамен
  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.05 * Активность на практических занятиях + 0.2 * домашнее задание 3 + 0.25 * Промежуточная аттестация (1 модуль) + 0.25 * Промежуточная аттестация (2 модуль) + 0.25 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Основы проектирования интегральных схем и систем, Казённов Г. Г., 2005
  • Правила творческого мышления, или тайные пружины ТРИЗ : учебное пособие, Кукалев, С. В., 2018
  • Системный анализ и синтез стратегических решений в инноватике : математические, эвристические и интеллектуальные методы системного анализа и синтеза инноваций: учеб. пособие для вузов, Андрейчиков А. В., Андрейчикова О. Н., 2015
  • Электроника интегральных схем : лабораторные работы и упражнения, Петросянц, К. О., 2017

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Курсовое проектирование по дисциплине "Проектирование интегральных микросхем и микропроцессоров" : метод. указания, Лемешко Н. В., 2013
  • Творчество: системный подход, законы развития, принятие решений, Абовский Н. П., 1998
  • Технология и конструкции микропроцессоров и микросборок : учеб. пособие, Коледов Л. А., 2008
  • Технология производства микроэлектронных изделий, Чернозубов Ю. С., 2010
  • Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем. Ч.1: Технологические процессы изготовления кремниевых интегральных схем и их моделирование, Королев М. А., Крупкина Т. Ю., 2007