Il Master in Ingegneria Elettronica forma progettisti in grado di concepire, modellare e validare sistemi elettronici complessi, dall’atomistica del semiconduttore alla messa in servizio di prototipi industriali. Il percorso combina una solida base fisica e matematica con l’uso esperto di strumenti EDA professionali, metodologie di verifica e tecniche di integrazione hardware–software. Particolare attenzione è dedicata alla progettazione analogica e RF, all’architettura di sistemi digitali su FPGA e microcontrollori, e all’elettronica di potenza per applicazioni automotive, industriali ed energy. Le attività di laboratorio e i project work simulano cicli reali di sviluppo (specification-to-silicon), includendo layout-aware design, analisi di integrità del segnale e della potenza, validazione EMC/EMI e strategie di affidabilità. Al termine, i partecipanti padroneggiano un flusso end-to-end: dalla modellazione di dispositivo alla realizzazione di un prototipo funzionante, passando per simulazione, sintesi, test e certificazione.
Fisica dei semiconduttori e microfabbricazione
L’area affronta i fondamenti di fisica dello stato solido necessari a comprendere comportamento e limiti dei dispositivi: portatori, bande di energia, drogaggio, giunzioni p–n, MOS, struttura e fenomeni di trasporto (drift, diffusione), effetti di campo e di superficie. Si studiano modelli compatti per diodi, BJT e MOSFET (BSIM, EKV) e la loro integrazione nelle simulazioni SPICE, con analisi di non idealità quali effetto canale corto, body effect, sottosoglia e breakdown. Il modulo di microfabbricazione introduce processi front-end e back-end (ossidazione, fotolitografia, impiantazione ionica, diffusione, deposito CVD/PVD, CMP) e aspetti di packaging avanzato (wire bonding, flip-chip, 2.5D/3D IC). Vengono trattati reliability e failure mechanisms (hot carriers, NBTI/PBTI, TDDB), test a livello di wafer e yield analysis. Laboratori guidati permettono di collegare i modelli di dispositivo alle prestazioni dei circuiti e alle vincolanti regole di layout.
Circuiti analogici, mixed-signal e RF
Questa area sviluppa competenze nella progettazione di blocchi analogici fondamentali: amplificatori operazionali (topologie a due e tre stadi, compensation), reference di tensione e corrente (BGR), comparatori, filtri attivi e reti di bias. Si analizzano rumore, distorsione, linearità e figure di merito come NEF e FoM. Per il mixed-signal, si studiano convertitori ADC/DAC (SAR, pipeline, sigma-delta), clocking e PLL/DLL, sincronizzazione e jitter budgeting, insieme alle tecniche di isolamento tra domini e gestione del rumore di alimentazione (PSRR). La parte RF copre LNA, mixer, VCO, PA, matching e reti di adattamento, S-parameters, stabilità di Nyquist e figure di rumore. Sono inclusi layout parasitics, EM co-simulation, integrità del segnale e della potenza, e conformità EMC/EMI. Esercitazioni con SPICE, Spectre, ADS e strumenti EM 2.5D/3D consolidano il flusso dalla specifica al tape-out virtuale, con verifiche corner e Monte Carlo.
Architetture digitali, FPGA e sistemi embedded
Il percorso digitale introduce metodologie di progettazione RTL con VHDL/Verilog/SystemVerilog, sintesi logica, timing closure e verifica funzionale con UVM. Si affrontano microarchitetture di processori (pipeline, hazard, cache, AMBA/AXI), acceleratori hardware e interfacce high-speed (SERDES, DDR, PCIe). In ambito FPGA si studiano place&route, power optimization, DSP blocks e IP integration, con prototipazione rapida di sistemi eterogenei. Per l’embedded si integrano microcontrollori e SoC, gestione real-time con RTOS, driver e HAL, protocolli industriali (CAN, EtherCAT, Modbus) e connettività IoT (BLE, LoRa, Wi‑Fi). È prevista la co-progettazione hardware–software, profiling delle prestazioni, e tecniche di sicurezza embedded (secure boot, crittografia, TPM, aggiornamenti OTA). Laboratori hands-on includono debug con JTAG, analizzatori logici e tool di power profiling, fino al porting su piattaforme target e validazione su banchi prova.
Elettronica di potenza, controllo e affidabilità di sistema
L’area copre convertitori DC-DC (buck, boost, buck-boost, risonanti), AC-DC e DC-AC per motorizzazioni e energie rinnovabili, con selezione di dispositivi Si, SiC e GaN in base a figure di merito (RDS(on), Qg, Eoss). Si studiano topologie, soft switching (ZVS/ZCS), magnetici, snubber e layout a bassa induttanza per ridurre EMI. Il controllo include modulazioni PWM/SVPWM, loop di corrente e tensione, compensazione e stabilità in dominio di Bode, oltre a sensorless e FOC per motori. Si trattano thermal design, derating, affidabilità a livello di scheda (IPC, IPC-9592), analisi FMEA/FMECA, e normative di sicurezza (IEC 62368, ISO 26262) ed EMC. È inclusa l’integrità di potenza (PDN), strategie di protezione (OCP, OVP, OTP) e misure con oscilloscopi isolati e sonde di corrente. I project work portano allo sviluppo di un alimentatore o inverter completo, dalla simulazione magnetica alla validazione termica e normativa.
L’approccio didattico integra teoria rigorosa, pratica intensiva e confronto con l’industria, con un flusso iterativo specifica–prototipo–test che replica i processi reali di sviluppo e validazione nei laboratori R&D.
"Progettare elettronica oggi significa governare fisica, algoritmi e vincoli industriali in un unico flusso coerente, dove ogni millivolt e ogni nanosecondo contano."
— Prof. Maria Rossi, Politecnico di Milano
