B019732 - MICRO E NANO SISTEMI ELETTRONICI

italiana

Nella prima parte del Corso verranno illustrati principalmente i circuiti mixed-signal; nella seconda parte del Corso verranno anche illustrati i principali sensori e trasduttori e le relative problematiche di interfacciamento; nella terza parte verranno illustrate le applicazioni di sistemi embedded, architetture di transceiver in tecnologia system-on-chip e relative applicazioni di sistema.

dispense fornite durante il corso

Rainer Waser (Ed.) 'Nanoelectronics and Information Engineering', Wiley-VCH, 2012

Lo scopo del Corso consiste nel fornire le metodologie e conoscenze per la progettazione ed utilizzazione dei principali componenti sistemistici dell'elettronica integrata analogica\digitale (mixed-signal).

aver acquisito le conoscenze di base dell'elettronica analogica e digitale

lezioni frontali ed esercitazioni su scheda di sviluppo

esame orale e discussione delle lezioni pratiche

# Richiami di proprietà elettroniche ed effetti quantistici
Statistica elettronica nelle strutture a bassa dimensione
Eterostrutture a semiconduttore
Trasporto elettronico

# Trasporto Elettronico in nano-strutture a semiconduttore
Scala temporale e dimensionale del trasporto elettronico
Tunneling singolo-elettrone
Trasporto balistico

# Elementi di Spintronica
Effetti magnetoresistivi

# Elementi di Elettronica Organica
Conduzione elettronica nei dispositivi organici

# Dispositivi Logici
Nano-MOSFET
Dispositivi a singolo elettrone
Dispositivi a superconduttore
Dispositivi Spin-based
Dispositivi in grafene e nanotubi al carbonio


# Elementi di base dell’architettura dei sistemi computazionali

- Flessibilità nei sistemi computazionali
- Configurazioni SISD, SIMD,MISD e MIMD
- Strutture computazionali insensibili ai difetti
- Limiti di integrazione legati ai problemi di dissipazione
- Quantum Computing

Approfondimenti su:

- Stima delle performance dei microprocessori
- Nano architetture riconfigurabili (nano-crossbar)
- Quantum Computing implementazioni con sistemi allo stato solido

# Memorie e sistemi di Storage

- Principi di base per i sistemi di storage
- Menristor e sistemi memristive
- Trend delle scalatura per le nuove configurazioni RAM
- Clsssificazione dei sistemi di storage
- Tipologie di sistemi di storage

Approfondimenti su:

- Memorie Flash
- Capacitor base RAM
- Magnetic RAM
- Storage basato su materiali a cambiamento di fase
- Memeorie switching redox based
- Memorie olografiche

# Micro-sistemi mixed-signal per software defined radio

Sessioni di laboratorio HW
• Gestione elementare di I/Os – input/output da switch a leds (differenze rispetto a uC)
• Elementi fondamentali di trattamento di segnali: implementazione di un divisore di clock – applicazione
“metronomo a led” riconfigurabile (divisore riconfigurabile)
• Implementazione di un controller HW per display a led 7 segmenti – connessione con divisore di clock per “cronometro a display”
• Implementazione di un controller SPI/seriale per comunicazione tra dispositivi: esempio di console seriale con output su display 7 segmenti, input da tasti/switches

Principi di implementazione di sistemi a CPU su FPGA
• Concetti di bus di comunicazione e mappatura in memoria
• Gestione interrupts lato HW e SW
• Analisi di un caso di esempio su QSYS
• Xilinx: cenni su progetto SDR su AD9361

Sessioni di laboratorio HW/SW: trattamento segnali per SDR

• Implementazione di ISR (Interrupt Service Routines) con esempi di stampa a console
Al termine di questi moduli, sono acquisiti i concetti principali per comprendere le fasi di implementazione HW/SW.
Dipendentemente dalla velocità di progressione del programma, l'ultimo modulo sarà dedicato esclusivamente all'utilizzo della architettura SDR basata su AD9361 interfacciata con MATLAB.

Illustrazione approfondita di implementazione ZedBoard + AD9361
• Osservazione progetto VIVADO, ponendo attenzione sulle analogie Altera/Xilinx

• Trattamento generico di modulazioni complesse IQ
• Architettura di un transceiver integrato (esempio AD9361) interfacciato su SPI
• Esempi di modulazione/demodulazione via MATLAB (es. demodulazione FM radio)