I WORKSHOP SOBRE OS EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE EM COMPONENTES ELETRÔNICOS E FOTÔNICOS DE USO AEROESPACIAL. de 21 a 24 de outubro de 2008

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1 1 I WORKSHOP SOBRE OS EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE EM COMPONENTES ELETRÔNICOS E FOTÔNICOS DE USO AEROESPACIAL de 21 a 24 de outubro de 2008 INSTITUTO DE ESTUDOS AVANÇADOS São José dos Campos, SP Tema: Fomento à criação de uma rede multi-institucional de pesquisa em efeitos da radiação em componentes eletrônicos de aplicação aeroespacial. Relatório do Workshop O primeiro workshop do projeto PEICE foi realizado de 21 a 24 de outubro de 2008 no Instituto de Estudos Avançados em São José dos Campos (SP). O evento envolveu reuniões de trabalho com participantes de dois institutos de pesquisa (ICT), três Instituições de Ensino Superior (IES) e seis empresas do setor aeroespacial e defesa (Tabela 1) e um curso sobre efeitos da radiação em circuitos integrados (ver tabela 2). De um total de 54 participantes, observa-se que 20 são de empresas, correspondendo a uma parcela de 37%, o que demonstra o grande interesse da iniciativa privada no assunto. Três temas foram colocados em discussão: a) As necessidades do setor aeroespacial de componentes resistentes à radiação; b) A produção de SEE (Single Event Effects) por radiação laser; c) Os embargos no fornecimento de componentes de produção estrangeira para aplicação em satélites. Quanto ao primeiro tema, discutiram-se as necessidades do setor aeroespacial com respeito a itens qualificados e certificados quanto à tolerância à radiação ionizante, com efetiva participação dos representantes de empresas do setor. Em particular, evidenciaram-se as necessidades imediatas do INPE e empresas contratadas para os programas de satélites, frente a embargos que têm sofrido na aquisição no exterior de itens de eletrônica. Uma das soluções imediatas propostas será a qualificação no Brasil de itens comerciais, nas doses e taxas de dose presentes nas baixas órbitas. A análise do problema foi realizada na terceira seção deste evento com a presença de representantes do INPE, responsáveis pela garantia de qualidade e compras, convidados pela coordenação do evento. Para analisar a viabilidade de realização de ensaios de irradiação com lasers de componentes desencapsulados, como uma alternativa à irradiação com íons, foi convidado o Dr. Nicolau André S. Rodrigues, responsável pelo Laboratório de Desenvolvimento de Aplicações de Lasers e Óptica, da Divisão de Fotônica (EFO) do IEAv. Das alternativas apresentadas pelo Dr. Gilson Wirth (IXL 1 e ADS 2 ), o Dr. Nicolau informou ser, de imediato, utilizável a primeira, pois a EFO já possui um laser com características similares ao IXL e, espera-se no próximo ano, a aquisição de outro laser com características muito próximas ao 1 IXL: Laser de titânio-safira (Ti:SA) oscilador modelo Tsunami (da Spectre-Physics) bombeado por um laser cw de 10W modelo Millenia Xs (da Spectre-Physics).Os pulsos são de 100fs ou de 1ps e freqüência de 80MHz. O comprimento de onda do pulso é ajustável de 730nm a 1000nm. A técnica de "Pulse picker" é usada para ajustar a taxa de repetição do pulso desde um pulso único até 4MHz. A energia do laser usada para o teste varia de 5pJ a 300pJ. O diâmetro do feixe é de 3 µm. 2 EADS: A fonte de laser é um nanolaser Q-Switch Nd:YAG (dimensão física de cm 3 ) de comprimento de onda de 1064nm. Fornece pulsos de 700ps com uma energia máxima de 5nJ. A taxa de repetição de pulsos pode ser ajustada desde um pulso único até 2kHz. Para segurança e conveniência um atenuador de fibra motorizado é usado para reduzir a energia do pulso incidente sobre o corpo de prova.

2 2 laser da segunda alternativa. Assim, já é possível a geração de SEE em componentes desencapsulados. Entretanto, para a localização exata do ponto de impacto no CI, será necessária a aquisição de um microscópio óptico. Mas, já se podem fazer experimentos de SEL (Single Event Letchup) e SEU (Single Event Upset) no componente como um todo. Tabela 1 Instituições participantes do Primeiro Workshop do Projeto PEICE: Curso intensivo EERCI - Estudo dos Efeitos da Radiação em Circuitos Integrados e Desenvolvimento de Técnicas de Tolerância a Falhas de Efeito Transiente e Reuniões de trabalho do projeto PEICE Tipo Instituição Participantes ICT IEAv Instituto de Estudos Avançados 15 INPE Instituto de Pesquisas Espaciais 12 ITA Instituto tecnológico de Aeronáutica 4 IES UNIFEI Universidade Federal de Itajubá 2 UNIVAP Universidade do Vale do Paraiba 1 Omnisys Engenharia Ltda 8 OPTOVAC 3 Empresa Opto Eletrônica S/A 3 AEL - Aeroeletrônica 2 Mectron Engenharia Indústria e Comércio S/A 2 Equatorial Sistemas S/A 2 Total de participantes 54 Na terceira reunião de trabalho, onde se deu continuidade à análise do problema dos embargos impostos ao país no mercado internacional, atenderam ao convite da coordenação do evento os seguintes representantes do INPE: Eng. José Iran Mota Barbosa (garantia da qualidade do produto do programa CBERS) e Eng. Issamu Muraoka (Garantia da qualidade). O Eng. Iran fez um breve relato histórico e falou sobre a filosofia de trabalho adotada:... tanto de encontrar no mercado componentes qualificados para aplicação espacial, quanto de desenvolver soluções particularizadas". O fato que tem um impacto muito forte nos projetos é a incerteza de obtenção de componentes que intempestivamente entram na lista de itens bloqueados ao Brasil. Por exemplo, a FUJITSU (Japão), por força de acordo comercial com os EUA, negou-se a fornecer um FET para transmissão de dados, para um projeto que já se encontrava na indústria para a produção, causando perda do projeto e impacto no cronograma de execução do programa como um todo. A alternativa de curto prazo, a qual está em acordo com o que foi relatado na reunião anterior desse workshop pelas empresas contratadas pelo INPE, será a realização da qualificação dos componentes adquiridos. Alertou, entretanto, que os testes não se referem somente à radiação, envolvendo também vários outros tipos de agentes físicos, como, por exemplo, ciclo térmico, vibração, interferência eletromagnética, etc. O Eng. Issamu informou que está sendo organizado no INPE um plano de ação para enfrentar o problema. Entretanto, dada a carência de mão de obra no âmbito do serviço público, a solução em estudo aponta para a direção de organização de uma rede de laboratórios para ensaios, cada um na sua área de capacitação, e a alocação de mão de obra (recursos humanos) através de incubadoras. No âmbito desta rede multi-institucional, considerará a capacitação em desenvolvimento pelo Projeto PEICE do IEAv para a qualificação de componentes resistentes à radiação. Por fim, na segunda parte desta seção do workshop, foram definidos alguns trabalhos em colaboração do projeto PEICE com os pesquisadores da UFRGS.

3 3 Fazendo parte o primeiro workshop do projeto PEICE e aberto ao público externo, foi realizado, de 21 a 23 de outubro de 2008, o curso intensivo EERCI - Estudo dos Efeitos da Radiação em Circuitos Integrados e Desenvolvimento de Técnicas de Tolerância a Falhas de Efeito Transiente (Tabela 2). Este curso foi organizado pela Dra. Fernanda Gusmão de Lima Kastensmidt (da UFRGS) e ministrado pelos professores Dr. Gilson Inácio Wirth, do Departamento de Engenharia Elétrica da UFRGS e Dr. Luigi Carro, do Instituto de Informática da UFRGS. O curso, num total de 16 horas aula, tinha por objetivo apresentar conceitos de radiação, efeitos da radiação, teste, qualificação de componentes e uso de técnicas de tolerância a falhas de efeito transiente 3. O curso atendeu satisfatoriamente às necessidades e objetivos do projeto PEICE e as expectativas dos participantes externos, recebendo boa aceitação pelo público alvo. Dos comentários e das sugestões apresentadas pelos alunos, infere-se que há uma grande preocupação na qualificação de componentes para uso espacial, tema este que recebeu a maior porcentagem de sugestão para temas de próximos cursos. Detalhes da avaliação do curso são apresentados no Relatório Técnico RT/PEICE-07/ O programa completo do curso e o material didático pode ser obtido no site:

4 Tabela 2.3 Programação do Primeiro Workshop do Projeto Peice: Curso intensivo EERCI - Estudo dos Efeitos da Radiação em Circuitos Integrados e Desenvolvimento de Técnicas de Tolerância a Falhas de Efeito Transiente e Reuniões de trabalho do projeto PEICE Horário 21/10/2008 (terça-feira) 22/10/2008 (quarta-feira) 23/10/2008 (quinta-feira) 24/10/2008 (sexta-feira) Aula 1: Radiação, efeitos da Reunião de trabalho do projeto PEICE Aula 4: Soft errors (SEU e Aula 7: Soft errors em radiação em circuitos Tema: Embargos no fornecimento de SET) em circuitos digitais circuitos programáveis integrados, medidas, e teste componentes por empresas estrangeiras para 8:30 a 10:00 (circuitos combinacionais e (FPGAs programados por para qualificação de aplicação em satélites sequenciais). SRAM, antifusível e flash) circuitos integrados. Convidados: Eng. Issamu Nakamura e Eng. José Iran Mota Barbosa (INPE) 10:00 a 10:30 Café Café Café Café Aula 2: Teste para a Aula 8: Técnicas de qualificação de circuitos Aula 5: Técnicas de integrados (cont.). Injeção 10:30 a 12:00 FPGAs programados por de falhas. Modelos de circuitos digitais. SRAM. falhas. Reunião de trabalho do projeto PEICE Tema: Trabalhos em colaboração com a UFRGS Convidados: Dr. Luigi Carri e Dr. Gilson Wirth (UFRGS) e Peterson Ribeiro Agostinho (Projeto PEICE) 12:00 a 14:00 Almoço Almoço e visita ao LRI Almoço Encerramento Aula 3: Soft errors em Aula 9: Técnicas de Aula 6: Técnicas de circuitos analógicos (FPAA, 14:00 a 15:30 sensores de corrente para processadores embarcados memória. detectar soft error) ou não em FPGAs. 15:30 a 16:00 Café Café Café Demonstração de injeção 16:00 a 17:00 de falhas no SPICE: Demonstração de injeção de geração de SET, falhas no ModelSim em propagação de SET em VHDL. cicuitos combinacionais e geração de bit-flip em latch. 17:00 a 18:00 Livre Reunião de trabalho do projeto PEICE Tema: As necessidades do setor aeroespacial Discussão em grupo Aula 10: Técnicas de Tolerância a soft errors em FPGAs programados por antifusível e flash. Reunião de trabalho do projeto PEICE Tema: Produção de SEE com lasers. Convidado: Dr. Nicolau André S. Ropdrigues (IEAv/EFO) 4

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