آموزش تسلط بر طراحی نیمه‌هادی‌ها: ۱۰۰ آزمایشگاه و SoC امن - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

مقدمه‌ای بر فناوری‌های نیمه‌هادی و چیپ Introduction to Semiconductor & Chip Technologies

• مقدمه Introduction

ماژول ۱: مبانی الکترونیک و سیستم‌های دیجیتال (آزمایشگاه‌های ۱-۱۰) MODULE 1: Foundations of Electronics & Digital Systems (Labs 1–10)

• مبانی الکترونیک و سیستم‌های دیجیتال Foundations of Electronics & Digital Systems

• آزمایشگاه ۱: راه‌اندازی و آشنایی با دنیای نیمه‌هادی‌ها Lab 1: Semiconductor World Orientation Setup

• آزمایشگاه ۲: ساختار اتمی و مدل‌سازی رفتار الکترون Lab 2: Atomic Structure and Electron Behavior Modeling

• آزمایشگاه ۳: مقدمه‌ای بر مواد نیمه‌هادی Lab 3: Introduction to Semiconductor Materials

• آزمایشگاه ۴: سطوح منطقی و سیگنال‌های دیجیتال Lab 4: Logic Levels and Digital Signals

• آزمایشگاه ۵: پیاده‌سازی منطق بولی Lab 5: Boolean Logic Implementation

• آزمایشگاه ۶: شبیه‌سازی مدارهای پایه Lab 6: Basic Circuit Simulation

• آزمایشگاه ۷: زمان‌بندی و تاخیر انتشار Lab 7: Timing and Propagation Delay

• آزمایشگاه ۸: سیگنال‌های ساعت و همگام‌سازی Lab 8: Clock Signals and Synchronization

• آزمایشگاه ۹: طراحی منطق ترکیبی Lab 9: Combinational Logic Design

• آزمایشگاه ۱۰: مینی‌پروژه ماژول ۱ – کنترل‌کننده هشدار دیجیتال Lab 10: Module 1 Mini Project – Digital Alarm Controller

ماژول ۲: مبانی HDL و طراحی RTL (آزمایشگاه‌های ۱۱-۲۰) MODULE 2: HDL Fundamentals & RTL Design (Labs 11–20)

• مبانی HDL و طراحی RTL HDL Fundamentals & RTL Design

• آزمایشگاه ۱۱: مقدمه‌ای بر زبان‌های توصیف سخت‌افزار Lab 11: Introduction to Hardware Description Languages

• آزمایشگاه ۱۲: مبانی Verilog Lab 12: Verilog Basics

• آزمایشگاه ۱۳: مبانی VHDL Lab 13: VHDL Basics

• آزمایشگاه ۱۴: مبانی محیط تست (Testbench) Lab 14: Testbench Fundamentals

• آزمایشگاه ۱۵: عیب‌یابی شبیه‌سازی Lab 15: Simulation Debugging

• آزمایشگاه ۱۶: مدارهای ترتیبی Lab 16: Sequential Circuits

• آزمایشگاه ۱۷: ثبات‌ها و عناصر حافظه Lab 17: Registers and Memory Elements

• آزمایشگاه ۱۸: شمارنده‌ها و تایمرها Lab 18: Counters and Timers

• آزمایشگاه ۱۹: ماشین‌های حالت متناهی (FSM) Lab 19: Finite State Machines

• آزمایشگاه ۲۰: پروژه ماژول ۲ – کنترل‌کننده چراغ راهنمایی Lab 20: Module 2 Project – Traffic Light Controller

ماژول ۳: معماری کامپیوتر و ریزمعماری (آزمایشگاه‌های ۲۱-۳۰) MODULE 3: Computer Architecture & Microarchitecture (Labs 21–30)

• معماری کامپیوتر و ریزمعماری Computer Architecture & Microarchitecture

• آزمایشگاه ۲۱: نمای کلی معماری CPU Lab 21: CPU Architecture Overview

• آزمایشگاه ۲۲: اجرای چرخه دستورالعمل Lab 22: Instruction Cycle Execution

• آزمایشگاه ۲۳: مبانی طراحی ALU Lab 23: ALU Design Basics

• آزمایشگاه ۲۴: ثبات‌ها و باس‌ها Lab 24: Registers and Buses

• آزمایشگاه ۲۵: مفاهیم حافظه کش Lab 25: Cache Memory Concepts

• آزمایشگاه ۲۶: مقدمه‌ای بر خط‌لوله (Pipelining) Lab 26: Pipelining Introduction

• آزمایشگاه ۲۷: تشخیص مخاطرات (Hazard Detection) Lab 27: Hazard Detection

• آزمایشگاه ۲۸: مبانی پیش‌بینی شاخه (Branch Prediction) Lab 28: Branch Prediction Basics

• آزمایشگاه ۲۹: مقایسه RISC در مقابل CISC Lab 29: RISC vs CISC Comparison

• آزمایشگاه ۳۰: پروژه ماژول ۳ – شبیه‌سازی Mini CPU Lab 30: Module 3 Project – Mini CPU Simulation

ماژول ۴: طراحی FPGA و نمونه‌سازی (آزمایشگاه‌های ۳۱-۴۰) MODULE 4: FPGA Design & Prototyping (Labs 31–40)

• طراحی FPGA و نمونه‌سازی FPGA Design & Prototyping

• آزمایشگاه ۳۱: نمای کلی معماری FPGA Lab 31: FPGA Architecture Overview

• آزمایشگاه ۳۲: جریان سنتز HDL Lab 32: HDL Synthesis Flow

• آزمایشگاه ۳۳: محدودیت‌ها و زمان‌بندی Lab 33: Constraints and Timing

• آزمایشگاه ۳۴: راه‌اندازی زنجیره ابزارهای برد Lab 34: Board Toolchain Setup

• آزمایشگاه ۳۵: طراحی کنترل GPIO Lab 35: GPIO Control Design

• آزمایشگاه ۳۶: تولید سیگنال PWM Lab 36: PWM Signal Generation

• آزمایشگاه ۳۷: ارتباطات UART Lab 37: UART Communication

• آزمایشگاه ۳۸: پیاده‌سازی پروتکل SPI Lab 38: SPI Protocol Implementation

• آزمایشگاه ۳۹: طراحی کنترل‌کننده I2C Lab 39: I2C Controller Design

• آزمایشگاه ۴۰: پروژه ماژول ۴ – سیستم رابط حسگر FPGA Lab 40: Module 4 Project – FPGA Sensor Interface System

ماژول ۵: مهندسی تایید و اعتبارسنجی (آزمایشگاه‌های ۴۱-۵۰) MODULE 5: Verification & Validation Engineering (Labs 41–50)

• مهندسی تایید و اعتبارسنجی Verification & Validation Engineering

• آزمایشگاه ۴۱: اصول تایید (Verification) Lab 41: Verification Principles

• آزمایشگاه ۴۲: معماری Testbench Lab 42: Testbench Architecture

• آزمایشگاه ۴۳: تست‌های تصادفی Lab 43: Randomized Testing

• آزمایشگاه ۴۴: مقدمه‌ای بر Assertions Lab 44: Assertions Introduction

• آزمایشگاه ۴۵: معیارهای پوشش (Coverage) Lab 45: Coverage Metrics

• آزمایشگاه ۴۶: مبانی تایید رسمی (Formal Verification) Lab 46: Formal Verification Basics

• آزمایشگاه ۴۷: جریان ردیابی باگ Lab 47: Bug Tracking Flow

• آزمایشگاه ۴۸: تست رگرسیون Lab 48: Regression Testing

• آزمایشگاه ۴۹: مقیاس‌بندی شبیه‌سازی Lab 49: Simulation Scaling

• آزمایشگاه ۵۰: پروژه ماژول ۵ – زیرسیستم UART تایید شده Lab 50: Module 5 Project – Verified UART Subsystem

ماژول ۶: طراحی فیزیکی و جریان ساخت (آزمایشگاه‌های ۵۱-۶۰) MODULE 6: Physical Design & Fabrication Flow (Labs 51–60)

• طراحی فیزیکی و جریان ساخت Physical Design & Fabrication Flow

• آزمایشگاه ۵۱: نمای کلی جریان RTL تا GDS Lab 51: RTL to GDS Flow Overview

• آزمایشگاه ۵۲: سنتز منطقی Lab 52: Logic Synthesis

• آزمایشگاه ۵۳: مفاهیم کف‌بندی (Floorplanning) Lab 53: Floorplanning Concepts

• آزمایشگاه ۵۴: بهینه‌سازی جای‌گذاری Lab 54: Placement Optimization

• آزمایشگاه ۵۵: طراحی درخت ساعت (Clock Tree) Lab 55: Clock Tree Design

• آزمایشگاه ۵۶: الگوریتم‌های مسیریابی Lab 56: Routing Algorithms

• آزمایشگاه ۵۷: بستن زمان‌بندی Lab 57: Timing Closure

• آزمایشگاه ۵۸: تحلیل توان Lab 58: Power Analysis

• آزمایشگاه ۵۹: بررسی‌های DRC/LVS Lab 59: DRC/LVS Checks

• آزمایشگاه ۶۰: پروژه ماژول ۶ – جریان ساده چیدمان چیپ Lab 60: Module 6 Project – Simple Chip Layout Flow

ماژول ۷: تولید نیمه‌هادی‌ها و مواد (آزمایشگاه‌های ۶۱-۷۰) MODULE 7: Semiconductor Manufacturing & Materials (Labs 61–70)

• تولید نیمه‌هادی‌ها و مواد Semiconductor Manufacturing & Materials

• آزمایشگاه ۶۱: فرآیند ساخت ویفر Lab 61: Wafer Fabrication Process

• آزمایشگاه ۶۲: شبیه‌سازی لیتوگرافی Lab 62: Lithography Simulation

• آزمایشگاه ۶۳: تکنیک‌های دوپینگ (Doping) Lab 63: Doping Techniques

• آزمایشگاه ۶۴: فرآیندهای اچینگ (Etching) Lab 64: Etching Processes

• آزمایشگاه ۶۵: لایه‌نشانی لایه نازک Lab 65: Thin Film Deposition

• آزمایشگاه ۶۶: فناوری‌های بسته‌بندی Lab 66: Packaging Technologies

• آزمایشگاه ۶۷: مدیریت حرارتی Lab 67: Thermal Management

• آزمایشگاه ۶۸: تحلیل بازده (Yield) Lab 68: Yield Analysis

• آزمایشگاه ۶۹: حالت‌های شکست Lab 69: Failure Modes

• آزمایشگاه ۷۰: پروژه ماژول ۷ – مدل خط تولید ساخت Lab 70: Module 7 Project – Manufacturing Pipeline Model

ماژول ۸: امنیت و قابلیت اطمینان چیپ (آزمایشگاه‌های ۷۱-۸۰) MODULE 8: Chip Security & Reliability (Labs 71–80)

• امنیت و قابلیت اطمینان چیپ Chip Security & Reliability

• آزمایشگاه ۷۱: مبانی امنیت سخت‌افزاری Lab 71: Hardware Security Basics

• آزمایشگاه ۷۲: مفاهیم Secure Boot Lab 72: Secure Boot Concepts

• آزمایشگاه ۷۳: شتاب‌دهنده‌های رمزنگاری Lab 73: Cryptographic Accelerators

• آزمایشگاه ۷۴: حملات کانال جانبی Lab 74: Side Channel Attacks

• آزمایشگاه ۷۵: تحلیل تزریق خطا Lab 75: Fault Injection Analysis

• آزمایشگاه ۷۶: محیط‌های اجرای مورد اعتماد (TEE) Lab 76: Trusted Execution Environments

• آزمایشگاه ۷۷: ذخیره‌سازی امن کلید Lab 77: Secure Key Storage

• آزمایشگاه ۷۸: مبهم‌سازی سخت‌افزاری (Obfuscation) Lab 78: Hardware Obfuscation

• آزمایشگاه ۷۹: تست قابلیت اطمینان Lab 79: Reliability Testing

• آزمایشگاه ۸۰: پروژه ماژول ۸ – طراحی چیپ امن IoT Lab 80: Module 8 Project – Secure IoT Chip Design

ماژول ۹: معماری‌های پیشرفته و سخت‌افزار AI (آزمایشگاه‌های ۸۱-۹۰) MODULE 9: Advanced Architectures & AI Hardware (Labs 81–90)

• معماری‌های پیشرفته و سخت‌افزار AI Advanced Architectures & AI Hardware

• آزمایشگاه ۸۱: مفاهیم پردازش موازی Lab 81: Parallel Processing Concepts

• آزمایشگاه ۸۲: معماری GPU Lab 82: GPU Architecture

• آزمایشگاه ۸۳: واحدهای پردازش تنسور (TPU) Lab 83: Tensor Processing Units

• آزمایشگاه ۸۴: بهینه‌سازی پهنای باند حافظه Lab 84: Memory Bandwidth Optimization

• آزمایشگاه ۸۵: شبکه‌های اتصال داخلی (Interconnect) Lab 85: Interconnect Networks

• آزمایشگاه ۸۶: محاسبات نورومورفیک Lab 86: Neuromorphic Computing

• آزمایشگاه ۸۷: طراحی کم‌مصرف Lab 87: Low Power Design

• آزمایشگاه ۸۸: چیپ‌های AI لبه Lab 88: Edge AI Chips

• آزمایشگاه ۸۹: الگوهای طراحی شتاب‌دهنده Lab 89: Accelerator Design Patterns

• آزمایشگاه ۹۰: پروژه ماژول ۹ – شتاب‌دهنده استنتاج AI Lab 90: Module 9 Project – AI Inference Accelerator

ماژول ۱۰: سیستم‌های چیپ مستقل و پروژه نهایی (آزمایشگاه‌های ۹۱-۱۰۰) MODULE 10: Sovereign Chip Systems & Capstone (Labs 91–100)

• سیستم‌های چیپ مستقل و پروژه نهایی Sovereign Chip Systems & Capstone

• آزمایشگاه ۹۱: مفاهیم حاکمیت چیپ (Chip Sovereignty) Lab 91: Chip Sovereignty Concepts

• آزمایشگاه ۹۲: امنیت زنجیره تامین Lab 92: Supply Chain Security

• آزمایشگاه ۹۳: طراحی آگاه از انطباق (Compliance) Lab 93: Compliance-Aware Design

• آزمایشگاه ۹۴: سیستم‌های حسابرسی سخت‌افزاری Lab 94: Hardware Audit Systems

• آزمایشگاه ۹۵: ادغام چیپ‌های چندپلتفرمی Lab 95: Cross-Platform Chip Integration

• آزمایشگاه ۹۶: بهینه‌سازی سطح سیستم Lab 96: System-Level Optimization

• آزمایشگاه ۹۷: طراحی مشترک سخت‌افزار و نرم‌افزار Full Stack Lab 97: Full Stack Hardware-Software Co-Design

• آزمایشگاه ۹۸: شبیه‌سازی استقرار در تولید Lab 98: Production Deployment Simulation

• آزمایشگاه ۹۹: اعتبارسنجی نهایی سیستم Lab 99: Final System Validation

• آزمایشگاه ۱۰۰: پروژه نهایی – پلتفرم SoC امن مجهز به AI مستقل Lab 100: Capstone Project – Sovereign AI-Enabled Secure SoC Platform

جمع‌بندی Conclusion

• جمع‌بندی Conclusion