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2025年度前期
集積回路学
曜日・時限
木曜日3時限
期別
前期
週時間数
2
ナンバリング
GP331404
開講学科等
情報通信工学部-情報工学科
教員名
来海 暁
来海 暁
職務履歴
https://research.osakac.ac.jp/index.php?%e6%9d%a5%e6%b5%b7%e3%80%80%e6%9a%81
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目的
集積回路(integrated circuits,IC)はまとまった機能をもつ電子回路を1つの素子として実現したものである。ICによる電子回路の小型化,高速化,高安定化,低消費電力化は,コンピュータ,携帯電話など複雑な情報システムの実現と進化をもたらしてきた。本科目では,ICの特性および製造法を学び,ディジタルICの設計法を修得することを目的とする。特にCMOSディジタルICの構造,動作,製造方法,回路構成法,ハードウェア記述言語(HDL)を用いた設計方法の理解に重点を置く。理解度を確認するため授業の区切りごとに小テスト(Moodleなどによる)を頻繁に実施する計画である。また学生所有のPC上で実際のIC動作検証ソフトウェア(ModelSim)を用いた演習を行い,自習レポート課題を課す予定である。
授業計画
授業回
形式
学修内容
学修課題
1
A,C
集積回路(IC)とは
事前学修
教科書pp.1~14をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書1章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(3時間)。
2
A,C
MOSトランジスタの動作原理
事前学修
教科書pp.16~30をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書2章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(3時間)。
3
A,C
CMOSインバータ
事前学修
教科書pp.33~40をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書3章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(3時間)。
4
A,C
CMOSスタティック基本ゲート
事前学修
教科書pp.42~57をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書4章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(3時間)。
5
A,C
プロセスフローとCMOSレイアウト設計
事前学修
教科書pp.58~69をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書5章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(3時間)。
6
A,C
ディジタル回路の設計フロー
事前学修
教科書pp.166~181をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書12章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(3時間)。
7
A,C
CMOS組み合わせ論理回路(1):デコーダ・エンコーダ
事前学修
教科書pp.70~74をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書6章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(3時間)。
8
A,C
CMOS組み合わせ論理回路(2):マルチプレクサ・デマルチプレクサ・3状態ゲート
事前学修
教科書pp.75~85をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書6章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(3時間)。
9
C
ディジタル回路設計演習(1):組み合わせ論理回路
事前学修
EDAツールのインストールを完了しておくこと(2時間)。
事後学修
EDAツールの使用方法に十分習熟しておくこと(2時間)。
10
A,C
ラッチとフリップフロップ(FF)
事前学修
教科書pp.87~96をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書7章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(2時間)。
11
A,C
D-FFの応用
事前学修
教科書pp.99~102をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書7章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(2時間)。
12
A,C
同期設計
事前学修
教科書pp.118~131をよく読んでおくこと(2時間)。
事後学修
教科書9章末の指定した演習問題を自分で解き,答え合わせをしておくこと(2時間)。
13
C
ディジタル回路設計演習(2):順序回路
事前学修
EDAツールの使用方法に十分習熟しておくこと(2時間)。
事後学修
EDAツールの使用方法に十分習熟しておくこと(2時間)。
授業形式記号
A:一斉授業(通常の講義)
B:問題発見・解決学習、プロジェクト学習
C:体験、実験、実習、演習など
D:調査 分析、解析など
E:ものづくり、作品制作
F:グループワーク(ディスカッション・ディベートを含む)
G:プレゼンテーション
H:地域・企業 連携型学習
I:その他
到達目標
○修得する資質・能力:知識・理解力,応用力【DP-P-1-1】
1.ICの特徴,利点,種類が理解できる。
2.MOSトランジスタの構造,動作,特徴が理解できる。
3.CMOS回路の製造工程(プロセス)とその意義が理解できる。
4.CMOSディジタル回路の構成法が理解できる。
5.ディジタル回路の設計方法が理解できる。
6.HDLを用いてディジタル回路のソースコードが作成でき,ソフトウェア上でシミュレートできる。
○修得する資質・能力:態度・志向性【DP-P-3-3】
7.専用のツールを駆使することにより,課題に主体的に取り組み,自分なりの解答を創出することができる。
評価方法と評価観点
評価方法
配点合計
知識・理解力
応用力
コミュニケーション力
態度・志向性
創造力
合計
定期試験またはレポート試験
60%
60%
30%
10%
100%
小テスト、小論文
25%
60%
30%
10%
100%
グループワーク
0%
プレゼンテーション
0%
レポート、宿題
15%
40%
40%
20%
100%
授業での姿勢(ノート、質疑など)
0%
作品、パフォーマンス(実技、実演)
0%
その他1(具体的に:
0%
その他2(具体的に:
0%
100%
57%
32%
0%
12%
0%
100%
教科書・参考書
教科書:吉本雅彦「集積回路工学」オーム社
参考書:菅野卓雄「半導体集積回路」コロナ社
國枝博昭「集積回路設計入門」コロナ社
岩田穆「VLSI工学」コロナ社
兼田護「VHDLによるディジタル電子回路設計」森北出版
肥川宏臣「ディジタル電子回路」朝倉書店
高橋隆一「Verilog HDLによるシステム開発と設計」共立出版
小林優「改訂 入門Verilog HDL記述」CQ出版社,など
●講義に関する資料や小テストは,科目のMoodleページからアクセスできるようにしておく。
オフィスアワー
火曜日5限,@A号館2階教員室11
その他
●以下に該当する場合はE評価とする。
「定期試験を未受験」かつ「小テストの受験回数が全体の3割未満」
●Moodleによる小テストや課題では,解答後に解答例が見られるようにしておく。
●定期試験の解答は,希望があればその考え方を説明する。
●本科目は「基礎電気回路」「基礎電子回路」「論理回路1」「論理回路2」の知識が前提となるので,履修にあたっては必ずこれら4科目を履修しておくこと。
実務経験のある教員による授業科目
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