• Преподаватели
• О курсе
• Требования
• Программа курса
• Результаты обучения
• Направления подготовки/специальности
• Компетенции

О курсе

Пользователи курса «Техника эксперимента в электронике и наноэлектронике» смогут овладеть основными разделами курса: принципами исследования технологических процессов экспериментально-статистическими методами; методами выявления наиболее существенных факторов технологического процесса; методами планирования и моделирования технологических процессов и сложных систем; методами оптимизации технологических процессов.

Для углубленного понимания методологии экспериментальных исследований технологических процессов микро- и наноэлектроники и наноинженерии предусмотрены задачи по соответствующим темам курса.

Наличие в курсе примеров решения практических заданий позволит пользователю подготовиться к промежуточным контрольным мероприятиям.

В курсе рассмотрены методологические концепции экспериментальных исследований. Представлен порядок статистической обработки и анализа результатов эксперимента.

Рассмотрены методы количественного и качественного анализа факторов в многофакторных системах. Представлены методы ранговой корреляции, дисперсионного анализа разных уровней, диаграмм рассеяния, приемы корреляционного анализа.

Приведена методология моделирования сложных систем. Рассмотрены методы регрессионного анализа и планирования эксперимента такие как полный и дробный факторные эксперименты, центральные композиционные планы.

Рассмотрены методы оптимизации технологических процессов, в том числе, в условиях многопараметрической системы и многоэкстремальной поверхности отклика.

Требования

Изучение дисциплины предполагает предварительное освоение следующих дисциплин учебного плана:

• Иностранный язык (модуль «Профессиональная и научная терминология»).

• Математический анализ.

• Информатика.

• Процессы и оборудование микротехнологии, Технология и оборудование микро- и наноэлектроники.

• Термовакуумные процессы и оборудование.

• Анализ и синтез технических решений.

Программа курса

Модуль 1 (Лекция 1)«Общие вопросы методологии экспериментального исследования современного технологического процесса»

Лекция 1

1.1.Введение

Методологические концепции экспериментальных исследований. Порядок прохождения курса, его цели и задачи курса.

2.Сложные системы

Основные особенности объектов исследования при проектировании и изготовлении изделий в микро- и наноэлектронике, понятие о сложных системах. Классификация входных факторов в сложных системах, детерминированные и стохастические процессы.

 

Модуль 2 (Лекции 2-3) «Принципы исследования технологических процессов экспериментально-статистическими методами»

Лекция 2

2.1.Проведение эксперимента .

Обоснование необходимости проведения параллельных наблюдений. Ошибки наблюдения, причины их возникновения. Понятия точности, правильности, прецизионности.

Лекция 3

2.2.Порядок статистической обработки и анализа результатов эксперимента .

Статистическая проверка гипотез о свойствах эксперимента. Сравнение точности измерений, проверка результатов измерений на наличие грубых ошибок, определение правильности настройки оборудования, вычисление доверительного интервала, построение производственного распределения и проверка гипотезы о нормальности его распределении, порядок первичной обработки и анализа результатов эксперимента.

 

Модуль 3 (Лекции 4-5) «Анализ и выявления наиболее существенных факторов для сложной системы как объекта исследования в производстве изделий электроники и наноэлектроники»

Лекция 4

3.1.Особенности выявления существенных факторов сложных процессов.

Методы количественного и качественного анализа факторов в многофакторных системах. Метод ранговой корреляции.

3.2. Планирование эксперимента при выявлении значимых факторов

Методы насыщенных и сверхнасыщенных планов для выявления существенных факторов. Диаграммы рассеивания.

 

Лекция 5

3.3.Дисперсионный анализ (ДА), планирование эксперимента при дисперсионном анализе.

Однофакторный ДА. Двухфакторный ДА при отсутствии эффекта взаимодействия факторов и при его наличии. Методика проведения трехфакторного ДА.

 

Модуль 4 (Лекции 6-8) «Моделирование технологических процессов»

Лекция 6

4.1.Классификация моделей.

Физическое моделирование, его преимущества и недостатки. Методология математического моделирования сложных систем.

4.2.Корреляционный анализ. Регрессионный анализ.

Коэффициент корреляции, исследование корреляционной связи между величинами. Нахождение регрессионных зависимостей, метод множественной корреляции.

Лекция 7

4.3.Исследование технологических процессов методами планирования .

4.3.1. Методология планирования эксперимента.

Выбор центра плана и интервалов варьирования по каждому фактору, преобразование независимых входных факторов к безразмерным величинам, оптимизация проведения эксперимента путем составления формализованной матрицы планирования эксперимента, обеспечение ортогональности матрицы планирования.

4.3.2. Полный факторный эксперимент ПФЭ.

Составление матрицы планирования ПФЭ для случая линейной модели исследуемой области и модели второго порядка, порядок заполнения матрицы по ходу эксперимента, составление модели, проверка адекватности модели. Достоинства и недостатки ПФЭ.

Лекция 8

4.3.3. Дробный факторный эксперимент ДФЭ:

Разрешающая способность ДФЭ,порядок составления и заполнения матрицы ДФЭ. Достоинства и недостатки ДФЭ.

4.3.4. Центральные композиционные планы:

Центральное композиционное ортогональное планирование эксперимента и обработка его результатов. Центральное композиционное рототабельное планирование эксперимента и обработка его результатов.

 

Модуль 5 (Лекции 9-10)«Оптимизация исследуемых технологических процессов»

Лекция 9

5.1.Методы оптимизации.

Оптимизация по методам Гаусса-Зайделя, случайного поиска, градиента, Кифера-Вольфовица, крутого восхождения.

5.2.Оптимизация при многоэкстремальной поверхности отклика.

5.3.Методы многопараметрической оптимизации, обобщенный параметр оптимизации.

Лекция 10

5.4. Устойчивость и стабильность технологических процессов.

Особенности проведения эксперимента в условиях производства Понятие об устойчивых и стабильных процессах, исследование процессов с помощью точностных диаграмм.

Результаты обучения

В результате изучения курса «Техника эксперимента в электронике и наноэлектронике» у пользователя появляется представление об:

• особенностях объектов исследования при проектировании и изготовлении изделий в микро- и наноэлектронике;

• основных концепциях экспериментальных исследований;

• порядке статистической обработки анализа результатов экспериментальных исследований

• принципах анализа и выявления наиболее существенных факторов технологического процесса;

• методологии планирования эксперимента;

• методах моделирования современных технологических процессов и объектов;

• методах оптимизации технологических процессов. современных методах и технологиях получения наноразмерных объектов и наноматериалов.

 

В результате освоения курса студент будет

Знать:

• Основные понятия и терминологию в отношении теории экспериментальных исследований.

Уметь:

• Применять статистические методы обработки и представления результатов экспериментального исследования технологических процессов.

• Применять методы фундаментальных и общетехнических наук для анализа и моделирования технологических процессов электроники и наноэлектроники;

• Подготовить и провести экспериментальное исследование технологического процесса и оборудования с использованием методов математической статистики;

• Составить формализованный план экспериментальных исследований технологического процесса и оборудования и провести исследование в соответствии с разработанным планом;

• Произвести обоснованный анализ технологического процесса как сложной системы и выявить лимитирующие факторы технологического процесса на разных стадиях исследования процесса;

• Получить математическую модель: технологического процесса / параметров качества изделия методами планирования эксперимента, корреляционного и регрессионного анализа; произвести анализ полученной модели

• Выбрать наиболее эффективный метод оптимизации технологического процесса и организовать процесс его исполнения;

• Произвести анализ точности и стабильности технологических процессов;

• Организовать исследование технологического процесса и оборудования в производственных условиях.

Владеть:

• Методологией экспериментального исследования технологических процессов и оборудования для производства изделий электроники и наноэлектроники и наноинженерии

• Методами обоснованного анализа технологического процесса и выявления лимитирующих факторов технологического процесса на разных стадиях исследования процесса как в лабораторных, так и в производственных условиях

• Методами представления экспериментальных данных.

Методами планирования эксперимента и статистической обработки его результатов не только в области профессиональных знаний, но и за ее пределами, в т.ч. в иных сферах деятельности.

Компетенции

Собственные общекультурные компетенции (СОК):

СОК-7^1,2 Способность к самоорганизации и самообразованию.

СОК-10^1,2 Способность выстраивать логику рассуждений и высказываний, проводить анализ, систематизацию, классификацию, интерпретацию соответствующей информации, формулировать выводы, адекватные полученным результатам.

СОК-11^1,2 Владение способами приобретения и извлечения знаний, осуществления самостоятельной учебно-познавательной деятельности, выбора наиболее эффективных способов и алгоритмов решения задач в зависимости от конкретных условий.

СОК-12^1,2 Способность анализировать профессиональную информацию, выделять в ней главное, структурировать, оформлять и представлять в виде реферативных обзоров, отчетов о проделанной работе.

СОК-14^1,2 Способность решать нестандартные задачи, в том числе за пределами профессионального поля деятельности.

Собственные общепрофессиональные компетенции (СОПК):

СОПК-5¹ Способность использовать основные приемы обработки и представления экспериментальных данных.

СОПК-1² Способность использовать законы и методы математики, естественных, гуманитарных и экономических наук при решении профессиональных задач

СОПК-9¹ Способность использовать навыки работы с компьютером, владеть методами информационных технологий, соблюдать основные требования информационной безопасности.

Собственные профессиональные компетенции (СПК):

СПК-2¹ Способность аргументированно выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, технологических процессов, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения.

СПК-4² Способность осуществлять подготовку данных для составления обзоров и отчетов.

Профильно-специализированные компетенции (ПСК):

ПСК-1¹ Способность проводить технологический анализ изделий электронной техники, микро- и наноэлектроники различного функционального назначения физическими и статистическими методами, выявлять лимитирующие факторы, ограничивающие возможность или эффективность технологического процесса.