El objetivo fundamental de este título eminentemente práctico es el aprendizaje del diseño de sistemas microelectrónicos analógicos y de señal mixta en un entorno de trabajo profesional. El curso hará énfasis en el diseño de circuitos analógicos integrados, contemplando la posibilidad de que estos módulos analógicos interactúen con bloques digitales de control, procesado y adquisición de datos. Se contempla un caso de estudio transversal, la integración de un sensor, que servirá de hilo conductor a través de todos los bloques de contenidos. El alumno recorrerá durante el curso el flujo de diseño de circuitos integrados y aprenderá los pasos para validar el diseño de un sensor integrado antes de ser fabricado. Se irán alternando sesiones de teoría con sesiones de laboratorio donde se pondrán en práctica los conocimientos adquiridos.

El curso se estructura en siete bloques de contenidos:

Bloque 1: Introducción al diseño de circuitos integrados y las primitivas de diseño: Se trata de un módulo introductorio en el que los alumnos se familiarizarán con una herramienta de diseño profesional y obtendrán una primera aproximación al flujo de diseño de circuitos integrados. Adicionalmente, el alumno obtendrá información y curvas de comportamiento de los transistores y primitivas de diseño disponibles en una tecnología de fabricación concreta.

Bloque 2: Planteamiento de un caso de estudio e introducción a los entornos de simulación mixta. Se trata de un módulo de introducción al caso del sensor concreto que será el hilo conductor de las sesiones de laboratorio sucesivas. Se realizará un modelado de alto nivel del sensor a implementar para que el alumno se familiarice de forma temprana con su funcionalidad.

Bloque 3: Realimentación, distorsión y ruido. Se dotará al alumno de los conocimientos y herramientas para el diseño de circuitos analógicos integrados. Inicialmente, se establecerán los criterios de estabilidad para sistemas realimentados y su análisis con diagramas de ceros y polos. Posteriormente se introducirán conceptos de análisis de señales en el dominio del tiempo y la frecuencia. Se definirá el concepto de ruido electrónico, se explicarán das distintas fuentes de ruido presentes en el análisis de circuitos con transistores y su modelado. El módulo aborda el modelado del desapareamiento de dispositivos y su impacto en el diseño de circuitos integrados. Finalmente, se concluirá con el estudio de la conversión Analógica-Digital (A/D) y Digital-Analógica (D/A).

Bloque 4: Amplificación y filtrado. El objetivo del módulo es iniciar al alumno en el diseño de las arquitecturas de amplificadores más comunes. Se estudiarán las arquitecturas de amplificadores más comunes. Luego, se estudiarán consideraciones de diseño para cada uno de ellos. El módulo concluye con el diseño de amplificadores diferenciales y el estudio de técnicas de estabilización del modo común.

Bloque 5: Referencias de tensión y de corriente. El objetivo del módulo es iniciar al alumno en el diseño de circuitos de uso común que generan referencias de tensión y corriente, necesarias para la integración de circuitos. Se estudiarán adicionalmente circuitos que generan las referencias temporales necesarias para obtener señales temporales de referencia para circuitos digitales síncronos.

Bloque 6: Circuitos digitales de procesado, control, configuración y almacenamiento de datos. El objetivo del módulo es que el alumno pueda incorporar al diseño de circuitos analógicos bloques digitales básicos de diverso tipo: memoria, procesamiento, interfase, etc. para integrar sistemas de señal-mixta. Aunque no se pretende profundizar en el diseño de bloques digitales per se, se establece como objetivo que el alumno pueda crear un banco de pruebas que le sirva para validar un diseño de señal mixta con un dominio analógico y otro digital.

Bloque 7: Integración a nivel de sistema y verificaciones finales. El objetivo del módulo es que el alumno conozca y sepa diseñar los módulos funcionales necesarios para insertar o leer datos de salida de un circuito integrado mediante su interconexión con un encapsulado o una placa de circuito impreso. Adicionalmente, se explicarán los chequeos básicos a realizar antes de enviar a fabricar un circuito integrado. Se emulará el proceso de envío de un circuito integrado a la foundry. El módulo también aborda cómo elegir un encapsulado para un circuito integrado y las consideraciones de diseño asociadas. Finalmente, se plantean aspecto de diseño de circuitos integrados a tener en cuenta para facilitar el testado usando una placa de circuito impreso convencional.

La metodología que se pretende seguir en el curso es eminentemente práctica. Para ello, se alternan sesiones prácticas con sesiones de laboratorio en las que se desarrollarán los conocimientos teóricos aprendidos.

Se utilizarán las herramientas de diseño de circuitos integrados del entorno Cadence durante las sesiones prácticas. Los diseños se realizarán en una tecnología de fabricación moderna y competitiva a nivel industrial.

La realización del curso será online, con sesiones a realizar de forma libre y con otras sesiones a realizar en horarios concretos. Para algunos laboratorios se pretende realizar alguna sesión presencial, aunque con asistencia opcional.

1. Aprendizaje de la metodología de diseño de circuitos integrados en un entorno de diseño profesional.

2. Aprendizaje del diseño de módulos analógicos de diverso tipo y de uso común en circuitos integrados.

3. Manejo de las herramientas de simulación y verificación del entorno CADENCE.

4. Ser capaz de verificar en un entorno de simulación un sensor integrado con dominios analógico y digital.

5. Ser capaz de diseñar un circuito integrado compatible con especificaciones concretas de encapsulado y testado.

6. Entender y ser capaz de reproducir los pasos necesarios para el envío a fabricación del del diseño de un circuito integrado.

Pruebas, Entregas Laboratorios

Requisitos específicos de admisión a los estudios

• Estar en posesión de una titulación universitaria de grado afín a los contenidos del diploma: Grado en Ingeniería Electrónica, Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica, Grado en Física, Grado en Telecomunicaciones o grados similares.

Requisitos académicos para la obtención del Título o Diploma

• Para obtener el título se requiere:
• Haber cursado todos los módulos, realizando los laboratorios y trabajos propuestos en cada uno de ellos.
• Haber obtenido en cada uno de los módulos una nota mínima de 3 (sobre 10) y que la media de la nota de todos los módulos sea al menos un 5.

• La selección de los alumnos se hará en base a los siguientes criterios:
• Adecuación del título universitario al perfil del título.
• Adscripción del alumno al programa de mentoría de la Cátedra USECHIP de la Universidad de Sevilla.
• Estar trabajando en alguna de las empresas colaboradoras de la Cátedra USECHIP de la Universidad de Sevilla.
• Adecuación de la experiencia laboral o investigadora al perfil del diploma.