集積回路学

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主題:近年、益々身の回りのあらゆる電化製品がコンピュータ制御により高機能化されており、これらは半導体集積回路によって実現されている。したがって、情報通信分野の、特にハードウェア技術者を目指す者にとって半導体集積回路を設計できる基礎知識を身につけることは必須である。集積回路工学は半導体チップ上あるいは基板上にトランジスタ、抵抗、キャパシタ、配線ならびに伝送線路、インダクタ、アンテナなどの回路素子を集積化構成するデバイス/プロセス技術、これらの回路素子を組み合わせてシステム要求を満たす回路機能を実現する回路設計技術、ならびに複数の回路機能を効率的に配置してシステム性能を向上させるシステムアーキテクチャ技術から成り立っている。これらの設計には高精度にモデル化された回路素子を搭載したCAD(Computer Aided Design)システムが用いられ、このシステムを理解することも大変重要である。本講義では、特に高周波用の集積回路に焦点を当てて説明を行う。

達成目標:集積回路を構成する回路要素となる電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、抵抗、キャパシタ、インダクタ、伝送線路の動作原理、等価回路、製造方法の概略を理解する。さらに半導体集積回路の回路設計、マスク設計法の概念を理解する。

基礎電子工学、回路システム学、伝送回路論、電子回路学

基礎電磁気学、解析電磁気学

参考書:柳井、永田著「集積回路工学(1)」(コロナ社)
参考書:柳井、永田著「集積回路工学(2)」(コロナ社)
参考書:本城著 「超高周波エレクトロニクス入門」
参考書:本城著 「マイクロ波半導体回路」 (日刊工業新聞社)

[授業内容]
(1) 半導体集積回路の概要
(2) 半導体の基礎
(3) ダイオード、トランジスタの基礎
(4) ダイオード、トランジスタの集積化1(FET、MOSなど)
(5) トランジスタの集積化2(化合物半導体、CMOSなど)
(6) 受動素子の集積化
(7) ロジック回路1(基礎およびMOS)
(8) ロジック回路2(CMOS、バイポーラなど)
(9) ロジック回路3(ゲートアレイなど)、メモリ回路1(ROM、RAMなど)
(10) メモリ回路2(EPROM、フラッシュメモリなど)
(11) 半導体プロセス1(ウェハの作製、酸化膜形成など)
(12) 半導体プロセス2(熱拡散、イオン打ち込み、など)
(13) 半導体プロセス3(フォトリソグラフィ、エッチング)
(14) 半導体マスク・レイアウト設計1
(15) 半導体マスク・レイアウト設計2(実習形式)
[授業の進め方]
前半は、基礎電子工学、電子回路学の復習も含めて半導体集積回路の基礎的な内容の説明を行い、後半は、集積回路の半導体プロセス・レイアウト設計などの説明を行う。

参考書を参考に予習・復習を行う。
また必要に応じて課題を与え、図書館などで調査を行う。

評価方法:出席、レポート提出等により、総合的に評価を行う。
評価基準: 半導体集積回路、マイクロ波集積回路を構成する部品の動作理解と、部品設計のための定量的手法の導入部を理解し、また、集積回路のマスク設計法を理解できることが、単位取得の最低基準である。

メールにて個別対応する。

主題でも記したように、様々な電子機器、電化製品に半導体集積回路が内蔵されており、今日の便利な生活が実現されております。そして、今後も更なる高機能化が求められております。それに対応する新しい機能デバイスを開発するハードウェア技術者として活躍するために、是非この技術を身に付けてください。

特になし