m07

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Материалы по организации и проведению итоговой

государственной аттестации бакалавра

Приложение А 1.

Примерная программа государственного экзамена по направлению «Нанотехнология» с профилем подготовки «Наноинженерия» для бакалавров и примеры тестовых заданий

Микропроцессорные системы

Общие понятия о МП и микро-ЭВМ. Их преимущества, область применения. Исторический обзор совершенствования элементной базы для построения аппаратуры. Классификация МПК и микро-ЭВМ. CISC и RISC микропроцессоры. Вычислительные системы с RISC архитектурой. Принципы построения систем на основе RISC микропроцессоров. Конвейеризация. Организация подсистемы памяти и прерываний. Анализ микропроцессоров RISC архитектуры. Конвейерная организация. Параллелизм на уровне выполнения команд, планирование загрузки конвейера и методика разворачивания циклов.

Многопроцессорные системы и нейрокомпьютеры. Многопроцессорные системы с общей памятью. Многопроцессорные системы с локальной памятью и многомашинные системы. Транспьютеры. Нейрокомпьютеры. Архитектура и аппаратная часть CISC МП. Специализированное программное обеспечение CISC МП устройств. Архитектура МП различных типов, работа в различных режимах. Длина слова, скорость обработки информации. Системы команд МП, машинные и командные циклы. Основная память МП, способы адресации, организация памяти. Обмен информацией между МП и внешними устройствами, способы обмена. Шина, управление шиной. Прерывания. Типы интерфейсов, их классификация. Организация интерфейса.

Специализированное программное обеспечение CISC МП устройств. Языки программирования (машинные языки, языки Ассемблера, языки высокого уровня). Микропрограммирование. Взаимосвязь между структурой алгоритмов МП и производительностью МПС. Средства разработки программ для МП. Средства автоматизации программирования. Резидентные и кросс-системы. Математический сопроцессор. Запуск и тестирование CISC микропроцессоров, отладка и монитогринг, режим SMM. Процессоры пятого, шестого и седьмого поколений. Технологии обеспечения работы микропроцессорных систем в форсированных режимах (разгон).

Применение CISC микропроцессоров в ПЭВМ. Структура и взаимодействие основных устройств микро-ЭВМ. Состав и назначение периферийного оборудования микро-ЭВМ. Способы обмена данными. Синхронная и асинхронная передачи. Система прерываний и прямой доступ в память. Многомашинные комплексы на основе микро-ЭВМ. Применение МП устройств и ЭВМ в ЭС. Перспективы развития МП средств. Основные направления развития архитектуры МП и микро-ЭВМ на основе наносистем. Новые МПК и возможности их применения.

Конструкторское проектирование микро- и наносистем

Принципы и методы конструкторского проектирования. Классификация аппаратуры. Конструктивные поколения. Ограничения при конструировании. Исходные данные и технические требования. Комплектующие ЭС. Требования микроминиатюризации, стандартизации, технологичности конструкции, надежности, безопасности, охране окружающей среды. Экономические и эргономические требования и ограничения. Анализ исходных данных и ограничений.

Конструирование и проектирование. Разработка электронных схем. Модульный принцип конструирования. Уровни сложности ЭС. Конструктивная иерархия.

31

Конструкционные системы. Методы конструирования: машиностроительный, топологический и пр . Оригинальные и стандартные конструкции. Базовые несущие конструкции. Уровни разукрупнения ЭС. Методы компоновки.

Стадии проектирования. Техническое задание и технические условия. Техническое предложение, эскизный, технический и рабочий проекты. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Стадии жизненного цикла изделия.

Конструирование электрических соединений. Классификация электрических соединений. Электрические соединения и искажения сигналов. Короткие линии передачи. Длинные линии передач, модель, параметры линий. Отражения сигналов в длинных линиях, согласование линий. Конструкции линий передач: печатные проводники, двухпроводная нессиметричная линия передачи, свитая пара, коаксиальный кабель. Электрические параметры элементов печатного и объемного монтажа. Полосковые и микрополосковые линии передачи. Волоконно-оптические линии передачи.

Конструирование линий электропитания. Схемы распределения и конструкции линий. Падения напряжения на линиях. Развязывающие конденсаторы. Конструирование заземления. Заземление схемы и корпуса изделия.

Электрические контакты, типы, выбор. Виды электрических соединителей, выбор. Соединители для печатного монтажа, блоков, стоек. Выбор электрических соединений.

Защита ЭС от перегрева и внешних воздействий. Защита от механических воздействий. Прочность и устойчивость конструкции. Расчетные модели конструкций. Расчеты на прочность: проверочные, проектные. Повышение жесткости конструкции. Выбор конструкционных материалов. Защита от воздействий влажности. Влияние влажности на конструкции. Выбор конструкционных и изоляционных материалов. Покрытия. Герметизация конструкций. Примеры конструктивных решений.

Защита от воздействия пыли. Герметизация конструкций. Защита от перегрева и температурных воздействий.

Теплоотвод кондукцией. Тепловые модели деталей. Уравнения теплового баланса. Теплоотвод конвекцией. Тепловые модели. Расчет расхода воздуха на охлаждение. Расчет вентиляторов. Теплоотвод лучеиспусканием.

Защита от воздействий помех. Помехи. Внутренние, внешние, гальванические, помехи рассогласования. Сетевые помехи. Экраны: электрические, магнитные, электромагнитные.

Обеспечение надежной работы ЭС. Надежность ЭС. Вероятность безотказной работы. Интенсивность отказов компонентов, электрических соединений. Расчет надежности по случайным отказам. Примеры конструктивных решений.

Технологические процессы микро- и наноэлектроники

Избирательное легирование кремния и других полупроводниковых материалов в технологии микроэлектроники. Эпитаксиальное наращивание полупроводников в технологии микроэлектроники. Методы формирования диэлектрических пленок в технологии микроэлектроники. Вакуумное осаждение тонких пленок в технологии микроэлектроники.

Литография в технологии микроэлектроники. Фотолитография в наноэлектронике. Переход к фотолитографии в ультрафиолетовом диапазоне волн и основы проекционной оптики. Эксимерные лазеры – как источники излучения в ультрафиолетовом диапазоне. Фоторезисты и их свойства. Химическое усиление изображения. Фотолитография в экстремальном ультрафиолете. Переход от проекционной линзовой к зеркальной отражающей оптике. Методы генерации изображения топологии ИС. Наноимпринт.

Принципы конструирования полупроводниковых приборов и ИМС. Принципы конструирования гибридных интегральных микросхем. Принципы конструирования специализированных изделий микроэлектроники и специализированных ИМС.

Молекулярно-лучевая эпитаксия – как технологический метод формировния

32

наноструктур. Роль кинетики и структуры поверхности при МЛЭ. Технологическое оборудование для молекулярно-лучевой эпитаксии. Методы создания молекулярных пучков. Молекулярная эффузия. Взаимодействие молекулярных пучков с поверхностью. Гетеропереходы. Атомно-молекулярная сборка – как разновидность эпитаксии. Газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений и ее применение при создании приборов и структур наноэлектроники. Технология создания запоминающих устройств с элементами памяти нанометровых размеров. Алмазоподобные пленки и системы памяти на их основе.

Технологии формировния нанотрубок и нанопроволок. Технологии формировния нанотрубок. Полупроводниковые и углеродные нанотрубки.

Методы получения упорядоченных наноструктур: искусственное наноформообразование, самоорганизация при эпитаксиальном росте, методы синтеза нанокристаллов осаждением в наноструктурированные матрицы; пучковые методы нанолитографии: электронная, ионная, рентгеновская; радиационные методы формирования наноструктур: образование наноструктур при кристаллизации аморфизированных слоев, формирование квантовых точек и проволок при ионном синтезе;

Методы зондовой нанотехнологии; контактное и бесконтактное формирование нанорельефа поверхности подложек; локальная глубинная модификация поверхности подложек; межэлектродный массоперенос с нанометровым разрешением, модификация свойств среды в зазоре между туннельным зондом и подложкой; электрохимический массоперенос; массоперенос из газовой фазы; локальное анодное окисление; атомная структура и микромеханика нанотрубок на подложках.

33

2.Виды литографии, использующие шаблоны:

1.контактная литография.

2.проекционная литография,

3.рентгенолитография,

4.электроннолучевая литография,

5.ионно-лучевая литография,

3.Классификация наносенсоров по области применения:

1.датчики давления,

2.акустические сенсоры,

3.биологические и медицинские сенсоры,

4.датчики скорости

5.датчики удара

34

Приложение А 2.

Задание на выполнение КРБ

МОСКВОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. Баумана

____________________________________________________________________________________

___

З А Д А Н И Е

по подготовке квалификационной работы бакалавра студента:

(фамилия, инициалы)

1. Тема работы:

(утверждена распоряжением по факультету от

___________________________№_________) 2. Дата защиты работы: ___

(утверждена протоколом методической комиссией кафедры ______ от

__________№________)

3.Исходные данные к работе:

4.Перечень вопросов, подлежащих разработке в работе (краткое содержание бакалаврской работы):

35

5. Расчетно-пояснительная записка на _____________ листах формата А4.

6. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей П (плакатов, слайдов)):

Дата выдачи задания «……» …………………..200…г.

36

Приложение А 3.

Календарный план КРБ

Московский Государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

1Анализ текущего состояния и тенденций развития темы КРМ

1.1Подбор и анализ литературы, научных статей и Интернет-ресурсов

1.2Составление плана главы и окончательный подбор материалов для ее написания

2.1Проведение эксперимента

2.2Анализ экспериментальных данных

3.1Теоретический анализ полученных экспериментальных данных

3.2Математическое моделирование

4.1Апробация полученных результатов

5Заключение

6Выводы и рекомендации

Студент _____________________ (______Фамилия И.О.____ )

Руководитель квалификационной работы ___________ (______Фамилия И.О.______) (ф. и. о., степень, должность)

37

Обратная сторона календарного плана КРБ

ПРИМЕЧАНИЕ:

1.Календарный план выполнения квалификационной работы должен быть составлен студентом до начала выполнения работ.

Ход выполнения квалификационной работы:

38

Приложение А 4.

Титульный лист КРБ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Н. Э. Баумана

Факультет

Кафедра

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ БАКАЛАВРА НА ТЕМУ:

Название

КРБ

20__ г.

39

Приложение А 5.

Типовое содержание КРБ по профилям подготовки

Предметом КРБ конструкторского направления в области микро- и наносистемной техники является схемотехническо-конструкторская разработка функционально законченных сложных многоуровневых приборов, устройств и систем, использующих элементы и блоки, созданные с использованием нанотехнологий.

Результат: комплект конструкторско-технологической документации на разрабатываемое изделие по направлению наноинженерии, состоящий из расширенного технического задания, расчетно-пояснительной записки и графического материала.

•Техническое задание.

•Аннотация

•Введение

•1. Общетехническое обоснование разработки

o1.1. Анализ задания на проектирование и составление расширенного задания на проектирование

o1.2 Анализ элементов и блоков, созданных с использованием нанотехнологий

o1.3. Анализ существующих схемных и конструкторских решений. Выбор метода проектирования

o1.4. Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки

•2. Схемотехнический анализ средства

o2.1. Анализ электрической функциональной или структурной схемы.

o 2.2. Выбор и обоснование элементной базы

o2.3. Анализ характеристик и выбор элементов и блоков, созданных с использованием нанотехнологий

o2.4. Расчет отдельных фрагментов электрической принципиальной схемы.

o2.5. Описание принципа работы и выдача рекомендаций к разработке конструкции

•3. Конструкторская часть

o3.1. Разработка конструкции

o 3.1.1. Предварительная компоновка

o3.1.2 Выбор и обоснование конструкции элементов и блоков, созданных с использованием нанотехнологий.

o 3.1.3. Выбор и обоснование конструкционных материалов и покрытий o 3.1.4. Выбор и обоснование электрических соединений и разъемов

o 3.1.5. Обеспечение нормального теплового режима

o 3.1.6. Обеспечение защиты от механических воздействий o 3.1.7. Обеспечение электромагнитной совместимости

o 3.1.8. Окончательная компоновка o 3.2. Конструкторские расчеты o 3.2.1. Расчет размерных цепей o 3.2.2. Расчет теплового режима

o 3.2.3. Расчет электромагнитной совместимости o 3.2.4. Расчет на механические воздействия

o 3.2.5. Расчет показателей качества o 3.2.6. Расчет надежности

o 3.3. Разработка конструкторской документации

o3.4. Применение ВТ и САПР (описание ПАО разработанного для выполнения расчетов)

•4. Исследовательская часть

o4.1 Исследование характеристик разрабатываемого изделия

40