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参考文献
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参考書名： 人工知能パートナー（ＡＩＰＳ）を支える
デジタル回路の世界
ISBN 978-4-88359-339-2 C3055
本体 9000円＋税
Ｂ５サイズ 上製 475ページ （ハードカバー）
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書籍の出版社の紹介
TEL: 042-765-6460(代) 青山社
https://www.seizansha.co.jp/ISBN/ISBN978-4-88359-339-2.html
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補足資料 人工知能パートナーシステム(AIPS) を支える基礎知識（５）
(５)半導体 LSI 特論
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本書「デジタル回路の世界」を購入された読者のみなさまには、
本書購入日時と購入手段（購入書店）を記載の上、
hagihara-yoshiaki@aiplab.com にご連絡いただければ、
この補足資料の解答集 (Lecture Note) をお送りします。
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 01
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(1) 半導体とは？ 半導体工学とは？
ＬＳＩシステムとは？
(2) 金属とは？
(3) 導線とは？
(4) 絶縁体とは？ ガラスとは？
(5) 抵抗体とは？ 半導体とは？
(6) N型半導体とは？
(7) P型半導体とは？
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 02
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(1) ダイオードとは？
(2) 太陽電池とは？
(3) センサーとは？
(4) トランジスタとは？ Bipolar Tr とは？
(5) MOS Tr とは？
(6) ＣＭＯＳとは？
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 03
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(1) 波長λの光が１個照射した場合の電子が
受け取る エネルギーはいくらか?
(2) 光を照射して生じる Diode １個ぶん
の起電力はいくらか？
(3) NPN-Bipolar Transistor の簡単な物理
モデルを導入し、 電圧電流特性を説明し、
I/V 特性に係る関係式をまとめよ。
(4) MOS Transistor の簡単な物理モデルを
導入し、 電圧電流特性を説明し、
I/V 特性に係る関係式をまとめよ。
(5) 半導体の基礎的な性質とはなにか？
Band Gap とはなにか？
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 04
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(1) 両側を 高さVo(eV) のバリアで囲まれた
幅がW( nanometer )の井戸に閉じ込められた
１次元の電子の波動関数φ(x)を求めよ。
電子のとりうるエネルギーレベルが断続
であることを示せ。
複数の井戸が隣接するとどうなるか？
無数となると、これが半導体のBAND理論となる。
(2) 金属、半導体、絶縁体とは？
電子とHOLEのBOXモデル（すなわち
BAND 理論）を使って説明せよ。
(3) PN接合のSTATIC MODEとDynamic MODE （
太陽電池や光Sensor）での動作を
電子とHOLEのBOXモデル（すなわち、BAND 理論）
を使って 説明せよ。
(4) NPN-Transistor のSTATIC MODE と
Dynamic MODE （ Photo Transistor）
での動作を 電子とHOLEのBOXモデル
（すなわち、BAND 理論）を使って説明せよ。
(5) NMOS Transistorの製法工程を Silicon
Wafer の表面から見た図を使って 説明せよ。
各工程での断面図を図示し、 NMOS Transistorの
動作を 電子とHOLEのBOXモデル（すなわち、
BAND 理論）を使って説明せよ。
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 05
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(1) PNP-Photo Transistor のSTATIC MODE
とDynamic MODE での動作を電子と
HOLEのBOXモデル（すなわち、BAND
理論）を使って説明せよ。
(2) 金属と半導体の接触界面のBand 構造とは？
Ohmic Contact とは？
Schottky Barrier とは？
(3) Peltier Effect とは？
Seebeck Effect とは？
温度センサーとは？
(4) P-N 接合 のBand 構造とは？
Esaki Diode とは？
SMD とは？
ＨＡＤセンサーとは？
Condenser Microphone とは？
ＣＣＤ Ｉｍａｇｅｒとは？
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 06
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(1)半導体素子( Semiconductor Device）の製法
と素子分離技術について説明せよ。
LOCOS とは？ SOI とは？
STI とは？ Damascene とは？
Band 理論を用いて Capacitor 構造
および不揮発性Memory の原理を説明せよ。
Flash Memory とは ？
NAND FLASH とは？
(3) Band 理論を用いて MOS Capacitor
構造説明せよ。 CCD とは ？
SCCD とは？ BCCD とは？
(4) Field Effect Principle とは？
Pass Transistor とは？
Transmission Gate とは？
Transmission Gate を使った
論理回路にはどのようなものがあるか？
(5) CMOS Inverter の Transit Current とは？
Fan Out とは？ Tapering Factor とは？
CMOS 論理回路にはどういうものがあるか？
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 07
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(1) １Ｔ型DRAM CELL とは？
３Ｔ型DRAM CELLとは？
Trench型DRAM とは？
STACK型DRAMとは？
６Ｔ型SRAMとは？
４Ｔ型SRAMとは？
(2) CMOS LSIの一般的な保護回路とは？
Zener-Diode Chain 型,
P+/N Diode型、Field 酸化膜型の
保護回路についてそれぞれ説明せよ。
(3) F-N トンネル電流とは?
酸化膜破壊とは？
Soft Error とは？
Latch-up とは？
(4) MOS Transistor のＩ－Ｖ特性を説明せよ。
Device Scaling とは？
n-bit Data Shift Register の基本回路を説明せよ。
Data Comparator とは？
n-bit multi- comparator とは ?
Mask and Key Register とは？
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 08
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(1) Half-Adder, Full Adder,
4-bit Ripple Carry Adder,
CLA( Carry Look Ahead ) 回路を
用いた16 bit Adder 回路について
それぞれ説明しなさい。
２重 CLA を用いた32 bit Adder とは？
(2) ３入力(X,Y,Cin)と ６制御(Sub,Mov,Not,OR,AND,XOR)
および２出力(Z,Cout)をもつ
ALU( Arithmetic Logic Unit ) の回路を設計し、
その演算真理値表を作成せよ。
(3) Ｔ型 Flip Flop を用いた非同期形 Counter
および Ｄ型FlipFlopとHalf Adderを
組み合わせた同期形Counter 回路を設計せよ。
(4) Carry-Save-Adder 型および Wallace Tree 型
8 bit x 8 bit 乗算器を設計せよ。
Shifter とは？
8 bit Shifter 回路を設計せよ。
(5) Latch とは？ Flip Flop とは？
Multi Port RAM とは？
ＦＩＦＯとは？ ＰＬＡとは？
ＢＩＳＴとは？ ＬＦＳＲとは？
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 09
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(1) 線形 ( Linear ) 増幅回路とは？
(2) Sample Hold 回路とは？Analog Switch とは？
(3) オペアンプ ( Operational Amplifier ) とは ？
(4) D/A 変換器とは？その動作原理を説明せよ。
(5) A/D 変換器とは？その動作原理を説明せよ。
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 10
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(1) 集積回路の設計開発の流れを図示し、説明せよ。
(2) ＶＬＳＩ設計の 各記述レベル ：
(a) Behavioral （動作）、
(b) ＲＴＬ、
(c) Ｇａｔｅ、回路、
(d) および物理的な図形 Ｄａｔａ
による記述レベルなどを 比較説明せよ。
(3) VLSI の設計方式を 大別せよ。
(a) Full Custom
(b) Cell Base
(c) Gate Array
(d) および FPGA 方式について比較説明せよ。
(4) VLSIの試験工程を３つに大別し、おのおの、
(a) DC Parametric Test,
(b) AC Parametric Test
(c) と Functional Test について 比較説明せよ。
(5) ATE とは？ ATE の性能を決定する項目にはなにがあるか？
Boundary SCAN とは？
Scan Pass 手法とは？
BIST とは？
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 11
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(1) 大規模集積回路(LSI)やその System LSI 関連の国際学会には
どういうものがあるか？
ISSCC とは？
IEDM,ESSCIRC,ICCE,ICMTS,
VLSI Symposium,
Hot Chips Conference, Cool Chips Conference,
Vail Computer Element Workshop などについて説明せよ。
(2) ISSCC1974 Session XIII で session で、すなわち、
Charge-Coupled Devices and Applications
の Session で 発表された 論文 13.1
“Charge Transfer in Buried Channel Charged-Coupled Devices “
について説明せよ。
(3) IEEE Journal of Solid-State Circuits,
VOL.SC-11, N.5, October 1976
の Issue に 報告された論文で
“ 128-Bit Comparator” について説明せよ。
(4) ISSCC2005 と ISSCC2008で報告された
PS3 Cell Processor 関連の
２つの論文について説明せよ。
(5) ESSCIRC2001 と ESSCIRC2008 で報告された
PS2 と PS3 に関係する２つの論文について説明せよ。
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人工知能パートナーシステム(AIPS)
を支える基礎知識
(５) 半導体 LSI 特論
講義 12
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(1) System LSI の応用分野にはどういうものがあるか？
System LSI を支える技術基盤、Platform には
どういうものがあるか説明せよ。
(2) ＬＳＩシステムに期待される、バイオ、医療、健康、Security、
車載システム、Home Network、Wearable Computing などの
未来への展開について説明せよ。
(3) System LSI はこれからどう発展していくのだろうか？
未来の Transistor Device とは？
超並列型 System LSI とは？
LSI System とは？
(4) LSI System の発展により実現可能となる
ＡＩＰＳ（人工知能パートナーシステム）
の展望と期待について述べよ。
(5) 具体的に、AIPSの応用の一例として、
在宅総合支援AIPSロボット開発の展望について説明せよ。
そして、さらに、災害非常時や原子力発電事故など
人間が踏み込めない場面でその力を発揮する AIPS
人工知能パートナーシステムの展望と期待について述べよ。
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補足資料 人工知能パートナーシステム(AIPS) を支える基礎知識（５）
(５)半導体 LSI 特論
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参考書名 人工知能パートナー（ＡＩＰＳ）を支える
デジタル回路の世界
ISBN 978-4-88359-339-2 C3055
本体 9000円＋税
Ｂ５サイズ 上製 475ページ （ハードカバー）
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書籍の出版社の紹介
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