Il Corso è tenuto in lingua inglese.
Questo insegnamento, collocato al II semestre del I anno della Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica, intende fornire le basi sui metodi di design per la realizzazione di dispositivi microelettronici, micro e nanostrutture, micro e nano sistemi, MEMS e NEMS (micro/nano-electro-mechanical systems) per una vasta gamma di applicazioni con particolare riferimento a quelle relative al settore delle tecnologie dell'informazione e della comunicazione (ICT).
Il ruolo dell'insegnamento è essenziale nello sviluppo della figura professionale dell'ingegnere elettronico, in quanto in esso vengono fornite gli strumenti per la comprensione dei metodi di progettazione dei sistemi basati sui dispositivi summenzionati.
Nel corso vengono fornite le basi per la comprensione dei problemi connessi alla modellazione, al progetto e alla realizzazione di micro e nanosistemi, e viene data una panoramica di esempi delle principali applicazioni di micro e nanodispositivi, per cui l’insegnamento è principalmente indirizzato agli studenti interessati agli aspetti di progettazione e realizzazione di dispositivi e sistemi alla micro e nano-scala.

Conoscenze attese:
• sviluppo di conoscenze e capacità di comprensione che estendono e/o rafforzano quelle derivanti dagli insegnamenti propedeutici e consentono di elaborare e/o applicare idee e modalità originali al design per la realizzazione di circuiti integrati e microsistemi;
• capacità di applicazione delle conoscenze acquisite in un contesto di ricerca e/o industriale, capacità di comprensione e abilità nel risolvere problemi legati alla progettazione, modellazione, simulazione e realizzazione di circuiti microelettronici e microsistemi anche basati su tecnologie fortemente innovative e /o applicati anche a tematiche nuove;
• capacità di comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità gli aspetti tecnici relativi al design di micro e nano sistemi, sia in forma scritta che orale e a interlocutori specialisti e non specialisti;
• sviluppo di capacità di auto-apprendimento che consentano allo studente di continuare ad approfondire in modo autonomo nuove tecniche e metodologie di design di circuiti integrati e micro e nano sistemi non necessariamente illustrati e descritti durante l’insegnamento.

Abilità attese:
• Conoscenza delle tecnologie base per la realizzazione di micro e nanostrutture.
• Conoscenza dei modelli e delle metodologie attualmente messe in campo per la descrizione e quindi progettazione di micro e nanosistemi.
• Capacità di applicare le conoscenze acquisite per la progettazione e realizzazione di micro e nano strutture, micro e nanosistemi.
• Conoscenza approfondita delle metodologie base per la progettazione di microsistemi.
• Capacità di progettare i principali componenti di micro e nano sistemi.
• Conoscenza delle problematiche e delle tecniche utilizzabili in seno alla progettazione, fabbricazione e verifica di nanosistemi.
• Conoscenza delle metodologie per l'integrazione di MEMS e NEMS con circuiti elettronici, unitamente alla progettazione congiunta (co-design) con circuiti elettronici.

• Fisica di base (meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica ondulatoria, elementi di struttura della materia)
• Elementi di fisica moderna.
• Elementi di elettronica.
• Elementi di dispositivi elettronici.

Esempi di microsistemi (micro sensori di pressione, microaccelerometri, ...) ed Elementi di simulazione di microsistemi: simulazione fisica multi-domain (0,5 cr.)
Basi di simulazioni FEM, esempi di tool CAD commerciali e loro caratteristiche (1 cr.)
Il concetto di modulo nella tecnologia dei micro e nano sistemi, integrazione con elettronica, signal processing e interfacciamento di micro e nano sistemi (1 cr.)
Metodi di modeling di nano-dispositivi e nano-circuiti utili alla progettazione gerarchica di micro e nano-sistemi (1,5 cr.)
Design, simulazione, metodi di integrazione e test di micro e nano sistemi (2 cr.)

L'insegnamento prevede sia lezioni frontali erogate mediante slide e utilizzo della lavagna, sia di laboratori funzionali ad effettuare simulazioni, valutazioni di modelli, e progettazione sia dei singoli device che di micro e nano sistemi. Le slide e il materiale di supporto al laboratorio verranno messe a disposizione sul Portale della didattica, e il sistema CAD di supporto alle esercitazioni sara' disponibile e accessibile in modo continuo durante l'intero semestre relativo all'insegnamento.

Il materiale (slide, articoli di supporto, materiale per il laboratorio CAD) verra' messo a disposizione dai Docenti, mentre alcuni testi verranno suggeriti come lettura integrativa dal docente titolare dell'insegnamento durante le lezioni.

L'esame finale prevede un esame scritto e lo svolgimento di un progetto su uno dei temi trattati a lezione. L'esame scritto consiste nel rispondere con risposta aperta a tre domande legate sia alle lezioni che alle esercitazioni di laboratorio. Lo scritto dura 1.5 ore. Le domande hanno lo scopo di verificare la comprensione da parte dello studente dei principali temi trattati, indipendentemente dal tema approfondito nella fase di progetto. I criteri di valutazione mirano a valutare la correttezza ed eventuale approfondimento degli argomenti proposti, nella capacita' di presentare l'argomento in forma organica e con un uon livello di approfondimento. Il progetto (scelto da una lista di temi proposti) consiste nell'ananlisi, nella progettazione e nella validazione di un micro e/o nano sistema tra quelli proposti a lezioni oppure innovativi allo scopo di consentire allo studente sia di sperimentare, che di approfondire ed ampliare le conoscenze e le tecniche apprese durante le lezioni e i laboratori. La valutazione del progetto consiste nel verificare l'appropriatezza del metodo adottato, la correttezza dei criteri di analisi e progetto, la completezza e correttezza dei risultati, del report finale e della relativa presentazione.