Quais são os usos dos circuitos integrados?

Os usos de circuitos integrados a partir de 2011 são muito difundidos devido às vantagens únicas que oferecem em relação aos circuitos eletrônicos tradicionais. Eles são encontrados em todos os dispositivos eletrônicos que possuem algum tipo de controle de microprocessador , de telefones celulares e tocadores de música portáteis a sistemas de jogos, computadores pessoais e outros dispositivos digitais. Isso ocorre porque um circuito integrado (IC) ou chip pelos padrões contemporâneos do século 21 é um dispositivo extremamente sofisticado, acumulando milhões de componentes eletrônicos como transistores, resistores e capacitores em uma área de alguns centímetros quadrados em uma placa de silício. Os primeiros usos de circuitos integrados foram bastante limitados, no entanto, quando os primeiros modelos foram construídos em 1958 e 1959, pois eram dispositivos primitivos na época que eram difíceis de produzir em massa.

Um cartão SIM, que contém um circuito integrado.

Jack Kilby, pesquisador da Texas Instruments nos Estados Unidos, é considerado uma das primeiras pessoas a ver os benefícios e usos potenciais dos circuitos integrados. Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física em 2000 por sua contribuição para o desenvolvimento do circuito eletrônico. Embora o conceito do chip IC possa ser rastreado em pesquisas anteriores de 1949 por engenheiros alemães, Kilby e outro pesquisador dos Estados Unidos chamado Robert Noyce foram os primeiros a registrar as patentes da ideia.

As pessoas usam dispositivos de todos os tamanhos que contêm circuitos integrados todos os dias.

O enorme salto que o chip IC deu ao design de circuitos eletrônicos é baseado em uma limitação que os fabricantes de eletrônicos enfrentavam no final dos anos 1950. O transistor tinha substituído os tubos de vácuo , mas os componentes elétricos básicos para circuitos como transistores, capacitores e resistores só podiam ser pequenos, pois segurá-los com uma pinça e soldá-los em uma placa de circuito ficava cada vez mais difícil à medida que se tornavam cada vez menores . A ideia de gravar a funcionalidade desses componentes em um wafer de silício eliminou a necessidade de soldagem individual de componentes portáteis e o uso de circuitos integrados começou a disparar depois que os métodos de fabricação foram aperfeiçoados em meados da década de 1960.

Embora os primeiros circuitos integrados fossem chamados de circuitos de integração de pequena escala (SSI) e contivessem apenas algumas dezenas de componentes, eles eram vitais para projetos aeroespaciais na época, como controles para o sistema de mísseis nuclear americano Minuteman e computadores digitais usados pelo programa de missões Apollo Moon dos EUA. Esses usos, bem como as necessidades da Marinha dos Estados Unidos, responderam pela maior parte da demanda inicial de circuitos integrados a partir de 1962. Em 1968, os usos de circuitos integrados começaram a se espalhar para os eletrônicos de consumo, com sua capacidade de processar modulação de frequência (FM ) som em televisores.

Conforme o número de componentes que poderiam ser colocados em um chip foi aumentado, o uso de circuitos integrados tornou-se muito mais difundido. Os modelos de chip de integração de média escala (MSI) continham centenas de componentes no final da década de 1960, e a integração de grande escala (LSI) poderia colocar vários milhares de componentes em um chip cinco anos depois. A partir daí, o crescimento de quantos componentes poderiam ser compactados em uma área de alguns centímetros quadrados aumentou exponencialmente. A integração em larga escala (VLSI), permitindo centenas de milhares de componentes conectados no início dos anos 1980, e os designs de circuito integrado tridimensional (3D-IC) a partir de 2011 permitem que milhões ou bilhões de componentes sejam agrupados em uma rede que está interligado horizontalmente e verticalmente em várias camadas de semicondutor wafer.

A partir de 2011, o controle múltiplo e as funções de processamento matemático que um circuito integrado pode realizar os tornou dispositivos onipresentes na maioria dos produtos eletrônicos de consumo, de rádios e televisores a calculadoras e relógios digitais. Os usos de circuitos integrados são difundidos em plantas industriais e em robótica, bem como para controles em sistemas automotivos e de aeronaves. À medida que se tornam mais sofisticados e baratos para fabricar, eles também são encontrados em itens descartáveis, como cartões de felicitações que tocam música. Etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID) em embalagens descartáveis ​​de produtos de consumo que as lojas de varejo usam para rastrear o estoque também são um local comum para chips IC, com etiquetas RFID sendo adicionadas a outros produtos, como passaportes e cartões de crédito.

Quais são os usos dos circuitos integrados?

Quais são os usos dos circuitos integrados?

Os usos de circuitos integrados a partir de 2011 são muito difundidos devido às vantagens exclusivas que eles oferecem em relação aos circuitos eletrônicos tradicionais. Eles são encontrados em todos os dispositivos eletrônicos que possuem algum tipo de controle por microprocessador, desde telefones celulares e tocadores de música portáteis até sistemas de jogos, computadores pessoais e outros dispositivos digitais. Isso ocorre porque um circuito integrado (IC) ou chip pelos padrões contemporâneos do século XXI é um dispositivo extremamente sofisticado, que comporta até milhões de componentes eletrônicos como transistores, resistores e capacitores em uma área de alguns centímetros quadrados em uma pastilha de silicone. . Os primeiros usos dos circuitos integrados eram bastante limitados, no entanto, quando os primeiros modelos foram construídos em 1958 e 1959, pois eram dispositivos primitivos na época difíceis de produzir em massa.

Jack Kilby, pesquisador da Texas Instruments nos Estados Unidos, é creditado como sendo uma das primeiras pessoas a ver os benefícios e usos potenciais de circuitos integrados. Ele foi agraciado com o Prêmio Nobel de Física em 2000 por sua contribuição ao desenvolvimento do circuito eletrônico. Embora o conceito para o chip IC possa ser rastreado em pesquisas anteriores em 1949 por engenheiros alemães, Kilby e outro pesquisador norte-americano chamado Robert Noyce foram os primeiros a registrar patentes para a idéia.

O enorme salto que o chip IC deu ao design de circuitos eletrônicos se baseia em uma limitação enfrentada pelos fabricantes de eletrônicos no final da década de 1950. O transistor havia substituído os tubos de vácuo, mas os componentes elétricos básicos de circuitos como transistores, capacitores e resistores só podiam ser pequenos, pois segurá-los com uma pinça e soldá-los em uma placa de circuito ficava cada vez mais difícil à medida que se tornavam cada vez menores. . A idéia de gravar a funcionalidade desses componentes em uma pastilha de silício eliminou a necessidade de solda individual de componentes portáteis, e os usos de circuitos integrados começaram a disparar quando os métodos de fabricação foram aperfeiçoados em meados do final da década de 1960.

Embora os primeiros circuitos integrados fossem referidos como circuitos de integração em pequena escala (SSI) e continham apenas algumas dezenas de componentes, eles eram vitais para projetos aeroespaciais da época, como controles para o sistema de mísseis Minuteman nuclear dos EUA e computadores digitais usados pelo programa da missão US Apollo Moon. Esses usos, assim como as necessidades da Marinha dos EUA, foram responsáveis ​​pela maior parte da demanda inicial por circuitos integrados a partir de 1962. Em 1968, o uso de circuitos integrados havia começado a se espalhar para os eletrônicos de consumo, com sua capacidade de processar modulação de frequência (FM ) som nas televisões.

À medida que o número de componentes que poderiam ser colocados em um chip foi aumentado, o uso de circuitos integrados se tornou muito mais amplo. Os modelos de chip de integração em média escala (MSI) continham centenas de componentes até o final da década de 1960, e a integração em larga escala (LSI) poderia colocar milhares de componentes em um chip cinco anos depois. A partir daí, o crescimento de quantos componentes poderiam ser empacotados em uma área de alguns centímetros quadrados aumentou exponencialmente. A integração em larga escala (VLSI) permite centenas de milhares de componentes conectados no início dos anos 80 e os projetos de circuitos integrados tridimensionais (3D-IC) a partir de 2011 permitem que milhões ou bilhões de componentes sejam empacotados em uma rede que é interconectado horizontal e verticalmente em várias camadas de bolacha semicondutora.

A partir de 2011, as múltiplas funções de controle e processamento matemático que um circuito integrado pode executar os tornaram dispositivos onipresentes na maioria dos eletrônicos de consumo, de rádios e televisores a calculadoras e relógios digitais. O uso de circuitos integrados é generalizado em plantas industriais e em robótica, além de controles em sistemas de automóveis e aeronaves. À medida que se tornam mais sofisticados e baratos de fabricar, também são encontrados em itens descartáveis, como cartões comemorativos que tocam música. As etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID) nas embalagens descartáveis ​​de produtos de consumo que as lojas de varejo usam para rastrear o inventário também são um local comum para os chips IC, com as etiquetas RFID sendo adicionadas a outros produtos, como passaportes e cartões de crédito.

Disciplina Curricular · Mestrado Bolonha em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Disciplina Curricular

Sistemas em Circuito Integrado SCInt

Mestrado Bolonha em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores - MEEC 2021

Contextos

Grupo: MEEC 2021 > 2º Ciclo > Opções Livres > Áreas Secundárias > Área Secundária - Circuitos e Sistemas Eletrónicos Período:

Grupo: MEEC 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Áreas Principais > Área Principal - Circuitos e Sistemas Eletrónicos > Circuitos e Sistemas Integrados Período:

Peso

6.0 (para cálculo da média)

Pré-requisitos

Considera-se necessário o conhecimento básico de grandezas eléctricas: Lei de Ohm e leis de Kirchhoff (dos nós e das malhas). É recomendado o conhecimento prévio dos modelos de primeira ordem dos transístores MOS para o funcionamento nas zonas de corte, tríodo e saturação. Recomenda-se ainda o contacto prévio com a linguagem verilog.

Objectivos

No final da unidade curricular os alunos serão capazes de: - compreender o propósito de cada passo do frontend e do backend do projeto de SoC - fazer a síntese lógica de circuitos digitais com o Design Vision - fazer o backend com o SoC Encounter - escrever o modelo verilog de circuitos analógicos simples - escolher o regulador de tensão apropriado para cada domínio de tensão - definir valores a usar por omissão no arranque do sistema - definir a sequência para ligar e desligar o sistema - escolher compromissos para processadores e memórias tendo em vista as especificações do sistema - integrar conversores AD e DA no SoC - definir o mapa de registos para configuração e monitorização do sistema por SPI ou I2C - projectar o PAD ring do SoC - inserir uma cadeia de scan num circuito digital usando o DFT Compiler - gerar vectores de teste para um circuito usando o TetraMax - planear o teste de blocos analógicos

Programa

-Projeto de SoC - Projeto digital (frontend e backend) - Modelação de blocos analogicos (verilog) - Frontend e backend de SoC - Integração de circuitos em SoC - Unidade de gestão de energia (reguladores de tensão, inicialização do sistema, osciladores e relógios de tempo real) - Processamento digital (processador e para aplicações específicas) - Memórias (RAM, ROM e programação única) - Conversores (ADC e DAC) - Comunicação, configuração e observabilidade do sistema (SPI and I2C) - Células de entrada e saída (padding, alimentação de IO e core, protecção ESD, isolamento) - Projeto para Testabilidade - Teste Digital (modelo de faltas LSA, ATPG, scan, BIST, JTAG, teste de wire bonds) - Teste Analógico (multiplexer de teste, analogtestbus, teste directo e indirecto)

Metodologia de avaliação

50% de avaliação continua/50% de avaliação não continua

Componente de Competências Transversais

Os grupos de laboratório são compostos por 3 alunos. É encorajada a interacção e entreajuda dentro do grupo e entre grupos. Quando um grupo mostra dificuldade num processo, um outro grupo que tenha ultrapassado o ponto respectivo é convidado a prestar auxílio aos colegas. A percentagem de avaliação associada a essas competências deverá ser da ordem dos 10%.

Componente Laboratorial

Os grupos de laboratório são formados por três alunos. Há quatro trabalhos de laboratório: T1- Simulação RTL, síntese lógica, simulação lógica e backend de um pequeno circuito digital (6h) T2- Modelação verilog de um circuito analógico (3h) T3- Projeto do esquema elétrico de topo de um SoCcom uma PMU, core digital, ADC e PAD ring (9h) T4- Adicionar cadeias de scan ao circuito do T1 e gerar os padrões de teste correspondentes (3h) Cada trabalho é ponderado de acordo com o número de horas correspondente: LAB=(6*T1+3*T2+9*T3+3*T4)/21 em que T1 a T4 representam a avaliação dos trabalhos correspondentes.

Componente de Programação e Computação

O software a usar é obtido através do programa Europractice: DesignVision, DFTcompiler, TetraMax e SoC Encounter

Princípios Éticos

Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.

Disciplinas Execução

2022/2023 - 1º semestre

2021/2022 - 1º Semestre