System on Chip
System on Chip

I. Technologische Aspekte:

· CMOS-Prozesse: Aufbau, passive und aktive Bauelemente
· Skalierung

II. Grundlagen der Signalverarbeitung:

· Signaldarstellung: analog zeitkontinuierlich, analog zeitdiskret, digital
· Digitale Arithmetik: Festkomma- und Gleitkommaarithmetik, Effekte der
begrenzten Wortlänge
· Prinzipien der Umsetzung von Algorithmen in Hardware: "Algorithm Mapping"

III. Analoge Hardware:

· Analoge Schaltungstechnik: RC-, gm/C- und SC-basiert
· Analoge Front-Ends für Sensorsysteme: Verstärker-, Oszillatoren- und ADC-basiert

IV. Digitale Hardware:

· Hardware-Architekturen: programmierbar versus festverdrahtet, "Embedded",
"General-Purpose": CISC und RISC
· Architekturen von programmierbaren Prozessoren und Cores: µC, DSP
· Realisierungsaspekte: Steuerung, Parallelisierung und Pipelining, Durchsatz,
Latenzzeit

V. Systementwurf

· Systemaspekte: Spezifikation, Partitionierung und Dekomposition
· Design-Fluss: Hierarchieebenen, Wahl der Design-Methodologie,
Simulation, Verifikation
· Realisierungsaspekte: Taktverteilung, Signal-, Spannungsversorgung- und Masse-
Führung, Übersprechen, Power-Budget
· Testentwicklung: Analog- und Digitaltesten, kombinatorisches Testen, Scan Path

VI. Chip Layout:

· Entwurf der Chip-Architektur: "Floor-Planning", Wahl des Layout-Stils
· Assemblierung der Komponenten und Routing
· "Postlayout"-Kontrolle: Layout-Extraktion und Verifikation

Die Studenten sollen die Prinzipien des System-on-Chip-Entwurfs kennen lernen und sie praktisch anwenden.

- G. Bellanger: Digital processing of signals: Theory and practice, John Wiley & Sons, 3. Auflage, 2000.
- K. Hoffmann: Systemintegration, Oldenbourg, 2003.
- N. Weste, K. Eshragian: Principles of VLSI design, Addison-Wesley, 1993.

I. Technology Issues:

- CMOS processes: implementation, passive and active components
- Scaling

II. Fundamentals of Signal Processing:

- Signal representation: analog continuous-time, analog discrete-time, digital
- Digital arithmetics: fixed and floating point arithmetics, effects due to limited wordlength
- Principles of hardware realization of algorithms: "algorithm mapping"

III. Analog Hardware:

- Analog circuit techniques: RC-, gm/C- and SC-based
- Analog front-ends for sensor systems: amplifier-, oscillator-, and ADC-based

IV. Digital Hardware:

- Hardware architectures: programmable versus hardwired, "embedded", "general purpose": CISC and RISC
- Architectures of programmable processors and cores: µC, DSP
- Realization issues: control, parallelization, and pipelining, throughput, lattency

V. System Design:

- System issues: specification, partitioning, and decomposition
- Design flow: hierarchical levels, choice of design methodologies, simulation, verification
- Implementation issues: clock distribution, signal, power supply and ground management, crosstalk, power budget
- Test development: analog and digital testing, combinatorial testry, scan path

VI. Chip layout:

- Design of chip architecture: "floor planning", selection of design style
- Component assembly and routing
- Postlayout check: layout extraction and verification

The students are to learn principles of the system-on-chip designs and how to apply them in practice.

- G. Bellanger: Digital processing of signals: Theory and practice, John Wiley & Sons, 3. Auflage, 2000.
- K. Hoffmann: Systemintegration, Oldenbourg, 2003.
- N. Weste, K. Eshragian: Principles of VLSI design, Addison-Wesley, 1993.