Moses - MMIC4U Microwave Chip Projekt

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Modul / Version
#40857 / #6

Gültigkeit
Seit SoSe 2023

Verfügbare Sprache(n)
Deutsch

Titel des Moduls
MMIC4U Microwave Chip Project
MMIC4U Microwave Chip Projekt

Leistungspunkte
9

Modulverantwortliche*r
Gerfers, Friedel

Benotung
Benotet

Prüfungsform
Portfolioprüfung

Lehrsprache(n)
Deutsch

Zugehörigkeit

Fakultät
Fakultät IV

Institut
Institut für Technische Informatik und Mikroelektronik

Fachgebiet
34341200 FG Mixed Signal Circuit Design

Prüfungsausschuss
Keine Angabe

Kontakt

Sekretariat
EN 4

Ansprechpartner*in
Runge, Marcel

E-Mail-Adresse
marcel.runge@tu-berlin.de

Webseite

https://www.tu.berlin/msc/studium-lehre/lehrveranstaltungen-sose/mmic4u

Lernergebnisse

Die Studierenden beherrschen die wesentlichen Konzepte und insbesondere Tools, die für die integrierten‚ RF Schaltungen angewandt werden. Sie verfügen im Rahmen eines praktisch orientierten Ausbildungsteils über die Fähigkeit selbständig Grundschaltungen zu entwerfen, zu simulieren und das Layout zu erarbeiten und experimentell im Labor zu testen.

Lehrinhalte

Durch zunehmende Chip-Integration insbesondere in der Kommunikationstechnik ist ein grundlegendes und designorientiertes Verständnis integrierter Hoch- und Höchstfrequenzschaltungssysteme zunehmend wichtig. So sind moderne Empfänger-und Sendermodule immer häufiger im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich anzutreffen. Hierfür wird klassisches Transistor (MOS, Bipolar)-Schaltungsdesign und Hochfrequenzdesign zusammen verknüpft und mit Hilfe neuester Designsoftware und Technologien auf Industriestandard angewandt. Neben der Analyse steht dabei insbesondere die Synthese, d.h. die Implementierung, von Hochfrequenz-Verstärkern (Low-Noise Amplifier, Power Amplifier) vermittelt. Dabei meint Synthese insbesondere auch den Design Flow für die Optimierung und Validierung der Schaltungsdesigns, inklusive des Layouts und Post-Layout Verifikationsmethoden, um die entworfenen Schaltungen schließlich bei einer Halbleiter-Fab in Produktion zu geben. MMIC4U (Microwave Monolithic Integrated Circuit for YOU): Zusammen mit dem IHP Leibniz-Institut, sind die drei Lehrveranstaltungen des Moduls so organisiert, dass die Chipdesigns zwischen den beiden Semestern gefertigt werden. D.h. jede Gruppe hat von dem fertiggestellten Chipdesign aus dem ersten Semester im Laufe des zweiten Semesters einen tatsächlich gefertigten Chip zur Verfügung. Das erste Semester konzentriert sich auf angewandte Theorie aus den Bereichen Schaltungsberechnungen und Schaltungstopologien, sowie insbesondere deren Umsetzung in Software für Schaltungsentwurf, -simulation und -layout (MMIC4U Chip Class). Hauptziel des ersten Semesters ist ein eigenständig entwickelter und produktionsfertiger 5 GHz Low-Noise Amplifier - wesentlicher Bestandteil von WLAN Transceivern - den die Studenten unter einführender Anleitung im PC Pool des Fachgebietes entwickeln (MMIC4U Chip Project). Der Fokus des zweiten Semesters mit der messtechnischen Veranstaltung (MMIC4U Chip Lab) ist, unter Anleitung experimentelle Auswertungen durchzuführen. In einer natürlichen Laborumgebung können grundlegende Analyseverfahren erlernt und am eigenen Chip praktiziert werden. Die Studierenden durchlaufen somit einen kompletten Entwurfs-, Produktions und Charakterisierungszyklus.

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

Lehrveranstaltungen	Art	Turnus	Sprache	SWS
MMIC4U Chip Class	IV	SoSe	en	2
MMIC4U Chip Project	PJ	SoSe	en	2
MMIC4U Chip Lab	PJ	WiSe	en	2

ISIS-Kurssuche nach Veranstaltungen des Moduls

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

MMIC4U Chip Class (IV):

Aufwandbeschreibung	Multiplikator	Stunden	Gesamt
Präsenzzeit	15.0	2.0h	30.0h
Vor-/Nachbereitung	15.0	4.0h	60.0h
			90.0h(~3 LP)

MMIC4U Chip Project (PJ):

Aufwandbeschreibung	Multiplikator	Stunden	Gesamt
Präsenzzeit	15.0	2.0h	30.0h
Vor-/Nachbereitung	15.0	4.0h	60.0h
			90.0h(~3 LP)

MMIC4U Chip Lab (PJ):

Aufwandbeschreibung	Multiplikator	Stunden	Gesamt
Präsenzzeit	15.0	2.0h	30.0h
Prüfungsvorbereitung	15.0	1.0h	15.0h
Vor-/Nachbereitung	15.0	2.0h	30.0h
			75.0h(~3 LP)

Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 255.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 9 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Die Lehrveranstaltungen sind Vorlesungen, Übungen und Praktika. Die Veranstaltungen bieten abwechselnd und ergänzend Theorie mit Übung und Designlabor (MMIC4U Chip Class & Project) bzw. Messlabor (MMIC4U Chip Lab) an. Für die Abgabe des Chipdesigns ist der dann aktuelle Produktionstermin des jeweiligen Sommersemesters ca. Mitte Juni verpflichtend, wobei die vorherige funktionale Verifikation des Designs obligatorisch ist. Das Chipdesign wird dabei in maximal 8 Gruppen von jeweils 2 Studierenden durchgeführt (d.h. insgesamt max. 16 Studierende möglich), ein PC Pool steht zur Verfügung. Ziel ist ein 5 GHz WiFi Low-Noise Amplifier.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

a) obligatorisch: Vorausgesetzt werden Grundkenntnisse der analogen Schaltungstechnik. b) dringend empfohlen: Master-Module "Integrated High-Frequency Circuits, systems and applications" und "Hochfrequenzsysteme und -bauelemente" c) wünschenswert: Grundkenntnisse im Bachelor-Modul „Nachrichtentechnik“, „Hochfrequenztechnik (HFT)“, und „Theoretische Elektrotechnik (TET)“, sowie „Advanced Analog Integrated Circuits and Systems (AAIC)“. Dies umfasst beispielsweise die Impedanztransformation im Leitungsdiagramm (Smith Chart) mit konzentrierten Bauelementen und verteilten Bauelementen, Schaltungssimulation, Feldsimulation, Messtechnik, wie sie im BSc-Studiengang Elektrotechnik angeboten werden.

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Dieses Modul hat keine Prüfungsvoraussetzungen.

Abschluss des Moduls

Benotung

Benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache(n)

Deutsch, Englisch

Prüfungselemente

Name	Punkte	Kategorie	Dauer/Umfang
Hausaufgaben	10	schriftlich	6 Aufgaben
Design, Layout	20	praktisch	10 Einheiten
Messungen	10	praktisch	5 Einheiten, teils im Block
Abschlussbericht	20	schriftlich	ca. 30-60 Seiten
Abschlusspräsentation	40	mündlich	40 Minuten

Notenschlüssel

Notenschlüssel »Notenschlüssel 2: Fak IV (2)«

Gesamtpunktzahl	1.0	1.3	1.7	2.0	2.3	2.7	3.0	3.3	3.7	4.0
100.0pt	95.0pt	90.0pt	85.0pt	80.0pt	75.0pt	70.0pt	65.0pt	60.0pt	55.0pt	50.0pt

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Die einzelnen Prüfungselemente des Moduls bestehen aus Hausaufgaben, Design-/Layout-Einheiten, elektrischen Messungen, einem Abschlussbericht und einer Abschlusspräsentation. Die Hausaufgaben vertiefen das in der "MMIC4U Chip Class" vermittelte Wissen. Sie sind schriftlich zu bearbeiten und in digitaler Form einzureichen. Die Design-/Layout-Einheiten des "MMIC4U Chip Project" wenden dieses Wissen praktisch an und sind entsprechend zu dokumentieren. Die elektrischen Messungen im "MMIC4U Chip Lab" überprüfen das erreichte Ergebnis messtechnisch und sind ebenfalls praktisch zu absolvieren sowie zu dokumentieren. Zusammengefasst werden sämtliche Ergebnisse im Abschlussbericht und in der Abschlusspräsentation.

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
2 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 16.

Anmeldeformalitäten

Die Anmeldung erfolgt in der ersten Veranstaltung im Sommersemester - es besteht Anwesenheitspflicht. Vorheriges Einschreiben in den zugehörigen ISIS-Kurs ist notwendig. Aufgrund der Chip-Produktion ist die maximal mögliche Teilnehmerzahl begrenzt.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit: nicht verfügbar

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit: verfügbar

Zusätzliche Informationen:
Es werden detaillierte Handouts über den ISIS-Kurs des Moduls angeboten.

Literatur

Empfohlene Literatur
F. Ellinger, “Radio Frequency Integrated Circuits and Technologies”, Springer 2007, ISBN: 978-3-540-35788-9 (Print) 978-3-540-35790-2 (Online)
Guillermo Gonzalez, “Microwave Transistor Amplifiers: Analysis and Design”, Prentice Hall 1996, ISBN-10: 0132543354
H. Klar, „Integrierte Digitale Schaltungen“, Springer Verlag, Berlin 1996
H. Veendrick, .”Deep-Submicron CMOS ICs”, Kluwer Academic Publishers, 2000
K. Hoffmann, „Systemintegration“, Oldenbourg Verlag Munchen, 2003
Kenneth R. Laker, Willy M. C. Sansen, “Design of Analog Integrated Circuits and Systems”, McGraw-Hill Inc., New York, 1994
P. R. Gray, P. J. Hurst, R. G. Meyer, “Analysis and Design of Analog Integrated Circuits”, Fourth Edition, John Wiley & Sons, Inc. New York, 2001
S. Voinigescu, “High-Frequency Integrated Circuits”, Cambridge Univ. Predd 2013, ISBN-10: 0521873029
Y. Taur, T. H. Ning, “Fundamentals of Modern VLSI Devices”, Cambridge University Pres s, 1998
Zinke/Brunswig, “Lehrbuch der Hochfrequenztechnik”, Band 2 - Elektronik und Signalverarbeitung, Springer 1987, ISBN 3-540-17042-1

Zugeordnete Studiengänge

Semester:

Zeige auch ausgelaufene Studiengänge und StuPOs

Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Studiengang / StuPO	StuPOs	Verwendungen	Erste Verwendung	Letzte Verwendung
Computer Engineering (M. Sc.)	1	20	SoSe 2023	SoSe 2025
Elektrotechnik (M. Sc.)	1	20	SoSe 2023	SoSe 2025
Medientechnik (M. Sc.)	1	8	WiSe 2023/24	SoSe 2025
Wirtschaftsingenieurwesen (M. Sc.)	1	5	SoSe 2023	SoSe 2025

Sonstiges

Keine Angabe