Synthesis of digital integrated circuits

lelec2570  2021-2022  Louvain-la-Neuve

Synthesis of digital integrated circuits
5 crédits
30.0 h + 30.0 h
Q1
Enseignants
Langue
d'enseignement
Anglais
Préalables
  • La filière électronique de base en circuits digitaux est un pré-requis indispensable : LELEC2531.
  • Un cours de conception de systèmes embarqués est un avantage : LINGI2315.

Le(s) prérequis de cette Unité d’enseignement (UE) sont précisés à la fin de cette fiche, en regard des programmes/formations qui proposent cette UE.
Thèmes abordés
L'augmentation exponentielle des performances de calcul des circuits intégrés digitaux a radicalement modifié notre vie quotidienne dans de nombreux domaines (privé, professionnel, médical, industriel). Ces circuits comptent aujourd'hui plusieurs millions de transistors. Ceci engendre une complexité telle que leur conception requière l'utilisation de méthodologies et d'outils de conception assistée par ordinateur (CAO) dans un flot de conception systématisé.
Dans ce cours, nous allons étudier la synthèse automatique de circuits intégrés digitaux de grande ampleur (microprocesseurs, ASIC) en utilisant un flot de synthèse descendant partant de la conception du système à sa traduction en portes logiques CMOS et à son implémentation physique sur une puce de silicium (layout).
Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

1 Eu égard au référentiel AA du programme « Master ingénieur civil électriciens», ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage suivants :
  • AA1.1AA1.2
  • AA2.1, AA2.2, AA2.3, AA2.4, AA2.5
  • AA3.1
  • AA5.5
b. À l'issue de ce cours, l'étudiant en circuits et systèmes électroniques sera en mesure de :
  • produire le layout d'un circuit intégré digital dans une technologie CMOS moderne en partant d'une description comportementale et en utilisant des outils de CAO de niveau industriel,
  • discuter les compromis lié à la synthèse de circuits intégrés digitaux entre surface de silicium, vitesse de calcul, consommation énergétique, flexibilité et robustesse,
  • mettre au point une stratégie de vérification des résultats obtenus en utilisant la simulation SystemVerilog,
  • évaluer rapidement l'efficacité de solutions architecturales à haut niveau en utilisant la simulation SystemC,
  • communiquer clairement et efficacement des résultats techniques obtenus par un rapport de conception de circuit.
 
Contenu
  • Systèmes embarqués basés sur des microcontroleurs.
  • Conception et vérification à haut niveau d'abstraction des systèmes sur puce digitaux.
  • Codage HDL robuste en Verilog.
  • Synthèse logique de circuits digitaux.
  • Gestion des horloges et des contraintes temporelles.
  • Librairies de cellules digitales standards et macros matérielles.
  • Placement et routage de circuits digitaux.
  • Réduction de taille des technologies CMOS.
  • Architecture de DSP, circuits arithmétiques et accélérateurs matériels.
Méthodes d'enseignement
Le cours est organisé comme suit.
  • Cours introduisant les différents concepts des circuits intégrés digitaux, illustrés par des exemples récents de circuits digitaux industriels et de recherche.
  • Séminaires donnés par des intervenants externes du monde industriel sur la conception de circuits intégrés digitaux.
  • Un projet central de conception d'un système sur puce de pertinence industriellle, jalonné par un travail en groupe hebdomadaire lié à une étape du flot de synthèse. Ce projet en auto-apprentissage est réalisé à l'aide d'outils de CAO industriels.
  • L'interaction entre les étudiants et les enseignants et assistants sera favorisée par l'utilisation d'un forum sur la plateforme Moodle et des séances de debriefing du projet pendant les cours.
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
Dans le cadre de ce cours, les étudiant·es sont évalué·es par :
  • une évaluation continue certificative, basée sur des devoirs hebdomadaires à réaliser en groupe et comptant ensemble pour 30% de la note finale;
  • un examen écrit individuel en session, comptant pour 70% de la note finale.
Bibliographie
Chapitres de certains livres de référence.
Support de cours
  • Transparents des cours, chapitres de certains livres de référence disponibles en ligne.
Faculté ou entité
en charge


Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme
Sigle
Crédits
Prérequis
Acquis
d'apprentissage
Master [120] : ingénieur civil électricien

Master [120] : ingénieur civil électromécanicien