先进物联网技术教学大纲loT Components andFabricationsSubject Syllabus，课程信息SubjectInformation课程编号：开课学期：43100112009Subject IDSemester课程分类：所属课群：专业教育PA专业基础MFCategorySection课程学分：总学时/周：3.556Credit PointsTotal Hours/Weeks理论学时：实验学时：2828LECT. HoursEXP. HoursPBL学时：实践学时/周：00PBL HoursPRAC. Hours/Weeks开课学院：东北大学适用专业：通信工程CECollegeStream悉尼智能科技学院课程属性：课程模式：必修Compulsory引进UTSModePattern谢好婵、曹知奥中方课程协调人成绩记载方式：百分制MarksYuchanXie,ZhiaoNEUCoordinatorResult TypeCao集成电路系统设计、数字电子技术基础先修课程：IntegratedCircuit SystemDesign,Fundamentals of Digital ElectronicRequisitesTechnology英文参考教材Fundamentals of Microfabrication:The Science of Miniaturization,EN TextbooksSecondEditionByMarcJMadou,Taylor andFrancis,2001中文参考教材：无NoneCN Textbooks教学资源：https:/lms.cloudcampus.com.cn/courses/24Resources谢好婵、曹知奥课程负责人(撰写人)：提交日期：Yuchan Xie,Zhiao3/15/2023Subject DirectorSubmitted DateCao任课教师(含负责人)Dush Thalakotuna ,Lewis Millington,Taught byYuchanXieZhiaocao，谢妤婵，曹知奥审核人：批准人：韩鹏史闻博Checked byApproved by批准日期：3/15/2023Approved Date1 / 19
1 / 19 先进物联网技术 教学大纲 IoT Components and Fabrications Subject Syllabus 一、课程信息 Subject Information 课程编号: Subject ID 3100112009 开课学期: Semester 4 课程分类: Category 专业教育 PA 所属课群: Section 专业基础 MF 课程学分: Credit Points 3.5 总学时/周: Total Hours/Weeks 56 理论学时: LECT. Hours 28 实验学时: EXP. Hours 28 PBL 学时: PBL Hours 0 实践学时/周: PRAC. Hours/Weeks 0 开课学院: College 东北大学 悉尼智能科技学院 适用专业: Stream 通信工程 CE 课程属性: Pattern 必修 Compulsory 课程模式: Mode 引进 UTS 中方课程协调人: NEU Coordinator 谢妤婵、曹知奥 Yuchan Xie,Zhiao Cao 成绩记载方式: Result Type 百分制 Marks 先修课程: Requisites 集成电路系统设计、数字电子技术基础 Integrated Circuit System Design, Fundamentals of Digital Electronic Technology 英文参考教材: EN Textbooks Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization, Second Edition By Marc J Madou, Taylor and Francis，2001. 中文参考教材: CN Textbooks 无 None 教学资源: Resources https://lms.cloudcampus.com.cn/courses/24 课程负责人(撰写人): Subject Director 谢妤婵、曹知奥 Yuchan Xie,Zhiao Cao 提交日期: Submitted Date 3/15/2023 任课教师(含负责人): Taught by Dush Thalakotuna ,Lewis Millington, Yuchan Xie Zhiao cao, 谢妤婵，曹知奥 审核人: Checked by 韩鹏 批准人: Approved by 史闻博 批准日期: Approved Date 3/15/2023
二、教学目标SubjectLearningObjectives(SLOs)注：毕业要求及指标点可参照悉尼学院本科生培养方案，可根据实际情况增减行数Note:GAand indexcanbe referedfromundergraduate program inSSTCwebsitePleaseadd/reducelinesbasedonsubject本课程涵盖物联网(loT)节点组件级的硬件技术，特别关注微型化和纳米技术提供的可能性。能够打开“组件箱”，熟悉当前的小型化技术及其功能和局限性，是有意义的物联网系统设计的关键要求，也是预测下一个技术进步以开启突破性创新的关键要求。学生学习微型化系统所需的各种电子和光子组件。他们能够基本掌握半导体物理和技术，小型化逻辑、通信和传感器件的工作原理，它们的性能窗口/规格，以及它们是如何制作和使用的打包。学生还能够辨别性能、质量和可靠性的概念，总的来说，他们能够选择一类组件和电子/光子方法来构建一个小型化系统，以解决给定的现实中的问题。This subject covers hardware technologies in Internet of Things(loT)nodes atthecomponent level, withparticular focus on thepossibilities offered by miniaturisation and nanotechnology.Being able整体目标：to open the 'component boxes'and become familiar with currentOverall Objectiveminiaturised technologies and their capabilities and limitations is acrucial requirement for meaningful design of an IoT system and foranticipating the next technological advances to unlock radicalinnovation.Students learn about the diverse electronic and photoniccomponents required in a miniaturised system. They achieve a basiccommand of semiconductor physics and technologies, the workingprinciples of miniaturised logic, communication and sensing devices,theirperformance windows/specifications andhowtheyarefabricatedand Packaged.Students are also able to discern the concepts ofperformance, quality and reliability,and overall, they are able to selecta class of components and electronic/photonic approachesto build aminiaturised system for a solving a given real life problem.描述掺杂、结、二极管和晶体管，以及它们在半导体技术中的制造过程1-1Describe doping, junctions, diodes and transistors, andtheirfabricationin semiconductortechnologies研究传感、转导的广泛原理，以及传感器如何在电子学和光子学中实现和制造（1）专业目标：1-2Investigate the broad principles of sensing, transductionProfessionalAbilityand how sensors arerealised and arefabricated in electronicsand photonics解构微结构：制造，包装和测试，对电子产品进行失效分析1-3Deconstruct a microcomponent: fabrication, packagingand testing, to perform failure analysis in electronics products.2 / 19
2 / 19 二、教学目标 Subject Learning Objectives (SLOs) 注：毕业要求及指标点可参照悉尼学院本科生培养方案，可根据实际情况增减行数 Note: GA and index can be referred from undergraduate program in SSTC website. Please add/reduce lines based on subject. 整体目标: Overall Objective 本课程涵盖物联网(IoT)节点组件级的硬件技术，特别关注微型 化和纳米技术提供的可能性。能够打开“组件箱”，熟悉当前的小 型化技术及其功能和局限性，是有意义的物联网系统设计的关键要 求，也是预测下一个技术进步以开启突破性创新的关键要求。 学生学习微型化系统所需的各种电子和光子组件。他们能够基 本掌握半导体物理和技术，小型化逻辑、通信和传感器件的工作原 理，它们的性能窗口/规格，以及它们是如何制作和使用的打包。学 生还能够辨别性能、质量和可靠性的概念，总的来说，他们能够选 择一类组件和电子/光子方法来构建一个小型化系统，以解决给定的 现实中的问题。 This subject covers hardware technologies in Internet of Things (IoT) nodes at the component level, with particular focus on the possibilities offered by miniaturisation and nanotechnology.Being able to open the 'component boxes' and become familiar with current miniaturised technologies and their capabilities and limitations is a crucial requirement for meaningful design of an IoT system and for anticipating the next technological advances to unlock radical innovation. Students learn about the diverse electronic and photonic components required in a miniaturised system. They achieve a basic command of semiconductor physics and technologies, the working principles of miniaturised logic, communication and sensing devices, their performance windows/specifications and how they are fabricated and Packaged. Students are also able to discern the concepts of performance, quality and reliability, and overall, they are able to select a class of components and electronic/photonic approaches to build a miniaturised system for a solving a given real life problem. （1）专业目标: Professional Ability 1-1 描述掺杂、结、二极管和晶体管，以及它们在半导体技 术中的制造过程 Describe doping, junctions, diodes and transistors, and their fabrication in semiconductor technologies 1-2 研究传感、转导的广泛原理，以及传感器如何在电子学 和光子学中实现和制造 Investigate the broad principles of sensing, transduction, and how sensors are realised and are fabricated in electronics and photonics 1-3 解构微结构:制造，包装和测试，对电子产品进行失效 分析 Deconstruct a microcomponent: fabrication, packaging and testing, to perform failure analysis in electronics products
为一个组件和一个小系统建模，并确定电子性能上下文中的模型限制。1-4Model a component and a small system, and identify themodel limitations inthecontextofelectronicsperformance确定所需组件的方法、类型和规格1-5Identify the approach, type and specificationsofcomponentsneeded具有正确的价值观和社会责任感，培养优秀的职业道德和行为规范。获得良好的口头和书面沟通能力，团队协作意识和人际交往能力。2-1Have correct values and sense of social responsibility andcultivate excellent professional ethics and codes of conduct.Obtaingoodoral andwrittencommunicationskills.teamworkawareness and interpersonal skills提高学生的创新意识，不怕困难和有效解决实际问题的能力（2）德育目标：Improvingstudents' sense of innovation,not afraidof2-2Essential Qualitydifficulties and the ability to effectively solve practicalproblems拥有良好的跨文化和领域的沟通能力，培养能对专业领域的任务进行合理的规划，分解任务并按时、高效率和高质量完成的能力。2-3Possessing good cross-cultural and field communication skillsand cultivate the ability to reasonably plan tasks in theprofessionalfield,breakdowntasksandcompletethemontime, with high efficiency and high quality课程教学目标与毕业要求的对应关系MatrixofGA&SLOs毕业要求GA指标点GAIndex教学目标SLOs1、工程知识：能够将数学、指标点1-3：了解本专业涉及相关行业自然科学、工程基础和专业的发展趋势以及相关产业的运营模式，1-1,1-2，1-3,知识用于解决复杂工程问具备在本专业相关领域进行工程设1-4, 1-5题。计、技术创新的能力。3、设计/开发解决方案：能指标点3-1:能够设计针对本专业相关够设计针对复杂工程问题复杂工程问题的解决方案，能够设计和的解决方案，设计满足特定开发实现特定功能、满足特定需求的需求的系统、单元或流程，信息传输、信号处理或网络通信系统：1-1, 1-2,1-3,并能够在设计环节中体现1-4, 1-5指标点3-3：能够在设计和开发的各个创新意识，考虑社会、健康、环节中综合考虑社会、健康、安全、法安全、法律、文化以及环境律、文化以及环境等因素。等因素。4、研究：能够基于科学原理指标点4-1:能够基于科学原理并采用并采用科学方法对复杂工1-1,1-2,1-3,科学方法，在本专业相关理论指导下对程问题进行研究，包括设计1-4, 1-5复杂工程问题设计实验进行研究实验、分析与解释数据、3/19
3 / 19 1-4 为一个组件和一个小系统建模，并确定电子性能上下文 中的模型限制。 Model a component and a small system, and identify the model limitations in the context of electronics performance. 1-5 确定所需组件的方法、类型和规格 Identify the approach, type and specifications of components needed （2）德育目标: Essential Quality 2-1 具有正确的价值观和社会责任感，培养优秀的职业道德和行 为规范。获得良好的口头和书面沟通能力，团队协作意识和 人际交往能力。 Have correct values and sense of social responsibility and cultivate excellent professional ethics and codes of conduct. Obtain good oral and written communication skills, teamwork awareness and interpersonal skills. 2-2 提高学生的创新意识，不怕困难和有效解决实际问题的能力 Improving students' sense of innovation, not afraid of difficulties and the ability to effectively solve practical problems 2-3 拥有良好的跨文化和领域的沟通能力，培养能对专业领域的 任务进行合理的规划，分解任务并按时、高效率和高质量完 成的能力。 Possessing good cross-cultural and field communication skills and cultivate the ability to reasonably plan tasks in the professional field, break down tasks and complete them on time, with high efficiency and high quality. 课程教学目标与毕业要求的对应关系 Matrix of GA & SLOs 毕业要求 GA 指标点 GA Index 教学目标 SLOs 1、工程知识:能够将数学、 自然科学、工程基础和专业 知识用于解决复杂工程问 题。 指标点 1-3:了解本专业涉及相关行业 的发展趋势以及相关产业的运营模式， 具备在本专业相 关领域进行工程设 计、技术创新的能力。 1-1，1-2，1-3， 1-4，1-5 3、设计/开发解决方案:能 够设计针对复杂工程问题 的解决方案，设计满足特定 需求的系统、 单元或流程， 并能够在设计环节中体现 创新意识，考虑社会、健康、 安全、法律、文化以及环境 等因素。 指标点 3-1:能够设计针对本专业相关 复杂工程问题的解决方案，能够设计和 开发实现特定功 能、满足特定需求的 信息传输、信号处理或网络通信系统; 1-1，1-2，1-3， 1-4，1-5 指标点 3-3:能够在设计和开发的各个 环节中综合考虑社会、健康、安全、法 律、文化以及环境等因素。 4、研究:能够基于科学原理 并采用科学方法对复杂工 程问题进行研究，包括设计 实验、分析 与解释数据、 指标点 4-1:能够基于科学原理并采用 科学方法，在本专业相关理论指导下对 复杂工程问题设计实验进行研究; 1-1，1-2，1-3， 1-4，1-5
并通过信息综合得到合理有效的结论。5、使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择指标点5-2：熟悉解决本专业相关复杂与使用恰当的技术、资源、1-1,1-2,1-3,工程问题所需的技术和资源，能够运用现代工程工具和信息技术1-4, 1-5现代信息技术进行文献检索和资料查工具，包括对复杂工程问题询，获取专业解决方案；的预测与模拟，并能够理解其局限性。指标点9-2：具有良好的跨文化、跨领9、个人和团队：能够在多学域沟通交流能力，适应本专业相关行业科背景下的团队中承担个的团队协作机制，积极主动的在团队2-1,2-2，2-3体、团队成员以及负责人的中发挥作用。角色。三、教学内容Content(Topics)注：以中英文填写，各部分内容的表格可根据实际知识单元数量进行复制、扩展或缩减Note: Flled in both CN and EN, extend or reduce based on the actual numbers of knowledge unit(1)理论教学Lecture知识单元序号：支撑教学目标：11-1、2-1、2-2、2-3Knowledge Unit No.SLOs Supported知识单元名称组件介绍Unit TitleIntroductiontoComponents纳米技术摩尔定律Moore' s Law to Nanotechnology知识点：CMOS晶体管Knowledge DeliveryCMOS transistor小型化装置与系统Miniaturized device and system了解：课程概况和要求RecognizeSubject overview and requirements学习目标理解：纳米技术摩尔定律Learning ObjectivesUnderstandMoore's Lawto Nanotechnology掌握：CMOS晶体管小型化装置与系统MasterCMOStransistorMiniaturizeddeviceand system培养正确的价值观和社会责任感，培养优秀的职业道德和行为规范。培养具有不畏困难、不惧失败、敢于尝试、迎难而上的精神，并在学习过程中培养自己的细心和耐心的良好品质。德育目标Cultivatecorrectvalues and social responsibilityand cultivate excellentMoral Objectivesprofessional ethics and codes of conduct.Cultivate the spirit of notbeing afraid of difficulties, not afraid of failure, daring to try, andfacing difficulties, and cultivate their own good qualities of care and4/19
4 / 19 并通过信息综合得到合理 有效的结论。 5、使用现代工具:能够针对 复杂工程问题，开发、选择 与使用恰当的技术、资源、 现代工程 工具和信息技术 工具，包括对复杂工程问题 的预测与模拟，并能够理解 其局限性。 指标点 5-2:熟悉解决本专业相关复杂 工程问题所需的技术和资源，能够运用 现代信息技术进 行文献检索和资料查 询，获取专业解决方案; 1-1，1-2，1-3， 1-4，1-5 9、个人和团队:能够在多学 科背景下的团队中承担个 体、团队成员以及负责人的 角色。 指标点 9-2:具有良好的跨文化、跨领 域沟通交流能力，适应本专业相关行业 的团队协作机制， 积极主动的在团队 中发挥作用。 2-1，2-2，2-3 三、教学内容 Content (Topics) 注：以中英文填写，各部分内容的表格可根据实际知识单元数量进行复制、扩展或缩减 Note: Filled in both CN and EN, extend or reduce based on the actual numbers of knowledge unit (1) 理论教学 Lecture 知识单元序号: Knowledge Unit No. 1 支撑教学目标: SLOs Supported 1-1、2-1、2-2、2-3 知识单元名称 Unit Title 组件介绍 Introduction to Components 知识点: Knowledge Delivery 纳米技术摩尔定律 Moore’s Law to Nanotechnology CMOS 晶体管 CMOS transistor 小型化装置与系统 Miniaturized device and system 学习目标: Learning Objectives 了解: Recognize 课程概况和要求 Subject overview and requirements 理解: Understand 纳米技术摩尔定律 Moore’s Law to Nanotechnology 掌握: Master CMOS 晶体管 小型化装置与系统 CMOS transistor Miniaturized device and system 德育目标 Moral Objectives 培养正确的价值观和社会责任感，培养优秀的职业道德和行为规 范。培养具有不畏困难、不惧失败、敢于尝试、迎难而上的精神， 并在学习过程中培养自己的细心和耐心的良好品质。 Cultivate correct values and social responsibility and cultivate excellent professional ethics and codes of conduct. Cultivate the spirit of not being afraid of difficulties, not afraid of failure, daring to try, and facing difficulties, and cultivate their own good qualities of care and
patience in the learning process重点：CMOS晶体管小型化装置与系统Key PointsCMOS transistor Miniaturized device and system难点：纳米技术摩尔定律Focal PointsMoore's Lawto Nanotechnology知识单元序号支撑教学目标：21-2、2-3SLOs SupportedKnowledge Unit No.半导体理论知识单元名称Unit TitleSemiconductor Theory晶体管，半导体，本征半导体，带隙和费米能级的基本概念和内涵Concept and insight meaning of transistor,semiconductor,intrinsicsemiconductors,bandgapandFermi level知识点一二极管的原理Knowledge DeliveryPrinciple of a diode整流p-n结的基本原理Principle ofa diode and the rectifying p-n junction晶体管，半导体，本征半导体，了解：Concept and insight meaning of transistor,Recognizesemiconductor, intrinsic semiconductors,学习目标：理解：带隙和费米能级的基本概念和内涵Learning ObjectivesUnderstandBand gap and Fermi level掌握：一二极管的原理，整流p-n结的基本原理MasterPrinciple of a diode and the rectifying p-n junction熟悉跨文化跨领域的有效沟通和交流的方法，掌握获取知识的有效途径。德育目标Familiar with crosS-cultural and cross-domain effective communicationMoral Objectivesand communicationmethods,and master effectiveways to acquireknowledge.重点：-二极管的原理，整流p-n结的基本原理Key PointsPrinciple of a diode and the rectifying p-n junction难点：带隙和费米能级的基本概念和内涵Focal PointsBand gap and Fermi level知识单元序号支撑教学目标：1-1、1-3、1-4、1-5、32-3SLOs SupportedKnowledgeUnitNo知识单元名称MOS器件及制造Unit TitleCMOSDevices and Fabrication中间能带,半导体p-n结，知识点：intermediatebandgap,Semiconductorp-n junctionKnowledge Deliverymos场效应晶体管CMOS技术MOSFET,CMOStechnology5/19
5 / 19 patience in the learning process. 重点: Key Points CMOS 晶体管 小型化装置与系统 CMOS transistor Miniaturized device and system 难点: Focal Points 纳米技术摩尔定律 Moore’s Law to Nanotechnology 知识单元序号: Knowledge Unit No. 2 支撑教学目标: SLOs Supported 1-2、2-3 知识单元名称 Unit Title 半导体理论 Semiconductor Theory 知识点: Knowledge Delivery 晶体管,半导体,本征半导体，带隙和费米能级的基本概念和内涵 Concept and insight meaning of transistor， semiconductor，intrinsic semiconductors, band gap and Fermi level —二极管的原理 Principle of a diode 整流 p-n 结的基本原理 Principle of a diode and the rectifying p-n junction 学习目标: Learning Objectives 了解: Recognize 晶体管,半导体,本征半导体， Concept and insight meaning of transistor， semiconductor，intrinsic semiconductors, 理解: Understand 带隙和费米能级的基本概念和内涵 Band gap and Fermi level 掌握: Master —二极管的原理，整流 p-n 结的基本原理 Principle of a diode and the rectifying p-n junction 德育目标 Moral Objectives 熟悉跨文化跨领域的有效沟通和交流的方法，掌握获取知识的有效 途径。 Familiar with cross-cultural and cross-domain effective communication and communication methods, and master effective ways to acquire knowledge. 重点: Key Points —二极管的原理，整流 p-n 结的基本原理 Principle of a diode and the rectifying p-n junction 难点: Focal Points 带隙和费米能级的基本概念和内涵 Band gap and Fermi level 知识单元序号: Knowledge Unit No. 3 支撑教学目标: SLOs Supported 1-1、1-3、1-4、1-5、 2-3 知识单元名称 Unit Title MOS 器件及制造 CMOS Devices and Fabrication 知识点: Knowledge Delivery 中间能带,半导体 p-n 结， intermediate bandgap，Semiconductor p-n junction mos 场效应晶体管 CMOS 技术 MOS FET， CMOS technology