Microeletrônica. Germano Maioli Penello



Documentos relacionados
UNIBRATEC Ensino Superior e Técnico em Informática DHD Desenvolvimento em Hardware

Microeletrônica. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E

Microeletrônica. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E.

Escola de Educação Profissional Senai Plínio Gilberto Kroeff CETEMP TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO DE PORTA ISOLADA - MOSFET

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA EEL7051 Materiais Elétricos - Laboratório

Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

MOSFET. Fábio Makihara Gustavo de Carvalho Bertoli Luís Gustavo Fazzio Barbin Luiza Pio Costa da Silva

Humberto Hickel de Carvalho - IFSP Cubatão TRANSÍSTOR DE EFEITO DE CAMPO DE JUNÇÃO JFET

Transitores CMOS, história e tecnologia

Microeletrônica. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E.

Microeletrônica. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E.

LABORATÓRIO DE DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS Guia de Experimentos

Tecnologia VLSI - Uma Breve Introdução

CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS

Microeletrônica. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E.

TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO

Como funciona o MOSFET (ART977)

Projetos de Circuitos Integrados. Tecnologia I

CIRCUITOS INTEGRADOS. Surgiram na década de O seu interesse resulta da miniaturização dos circuitos.

Painel: Internet das Coisas e Competitividade em Sistemas de Produtos

Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

Circuitos Integrados e Famílias Lógicas

Conceitos e Evolução Capítulos 1 e 2

Eletrônica II. Germano Maioli Penello. Aula 01

Memórias. O que são Memórias de Semicondutores? São componentes capazes de armazenar informações Binárias (0s e 1s)

Sensores e Atuadores (2)

Portas lógicas e Circuitos. Marcos Monteiro, MBA

Circuitos Integrados (CIs) Sistemas Digitais

Alguma das vantagens e desvantagens dos computadores ópticos é apresenta a seguir.

ELT601 Eletrônica Digital II

Introdução à Engenharia de Computação

Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

Microeletrônica. Aula - 6. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E.

Tecnologias de Circuitos Integrados

Organização e Arquitetura de computadores

Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas CEFET-RS. Aula 01. Conceitos e evolução VLSI Semicondutores e transistor MOS

Curso Técnico em Redes de computadores. Evolução Histórica dos Computadores

Informática. A Era da Computação - Aula 1 ClevertonHentz

Eletrônica Analógica

IFBA MOSFET. CELET Coordenação do Curso Técnico em Eletrônica Professor: Edvaldo Moraes Ruas, EE. Vitória da Conquista

Resposta em Frequência de Amplificadores. Aula 10 Prof. Nobuo Oki

Engenharia do Produto

Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

Tutorial do Simulador Elétrico SPICE Renato P. Ribas Abril/2001

Microeletrônica. Prof. Fernando Massa Fernandes. Aula - 4. Sala 5017 E.

(Texto de apoio às aulas teóricas e manual de consulta nas aulas práticas)

PROJETO DE CIRCUITOS INTEGRADOS PCI

Arquitetura e Organização de Computadores

Obs.: No FET de canal P invertem-se camadas semicondutores N e P

Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

Introdução ao Desenvolvimento de Circuitos Digitais Prof. Rômulo Calado Pantaleão Camara. Carga Horária: 2h/60h

Experiência 06 Resistores e Propriedades dos Semicondutores

Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

Eletrônica II. Germano Maioli Penello. II _ html.

Microeletrônica. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E

Precauções, defeitos comuns e como localizá-los

Retificadores (ENG ) Tutorial do Proteus Parte A - Simulação 1

Via. Ligação entre as camadas de metal M1 e M2. Elementos parasitas principais: Resistência de contacto 0.05 Ω a 0.08 Ω

Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

Siang Wun Song - IME/USP e Universidade Federal do ABC. MAC setembro de 2010

Soluções LED Driver Gerenciamento térmico Conectividade. Componentes, serviços e soluções Sua parceira em desenvolvimento eletrônico.

Lucas Pinheiro Corrêa RELATÓRIO DE MICROELETRÔNICA

Eletrônica de Potência II Capítulo 1. Prof. Cassiano Rech

Microeletrônica. Aula - 7. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E.

Microeletrônica. Aula 9. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E.

MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY Introdução ao Laboratório Eletrônico: Laboratório 2: Componentes Passivos. 3º Trimestre de 2002

Microelectrónica (ME)

Controle universal para motor de passo

4.9 Características Básicas dos CIs Digitais

Componentes Eletrônicos. Resistores, Capacitores e Indutores J.R.Kaschny (2013)

Aula Memória principal e 2. Memória de armazenagem em massa.

CIRCUITOS INTEGRADOS. Professor Adão de Melo Neto

PROJETO DE CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS INTRODUÇÃO

Simulação de Circuitos Microcontrolados com o Proteus

Informática Aplicada à Química. Hardware - armazenamento

Transistores de Efeito de Campo (FET Field Effect Transistors) MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor) JFET (Junction) MESFET (MEtal-Semiconductor)

Instituto Educacional São João da Escócia Colégio Pelicano Curso Técnico de Eletrônica. FET - Transistor de Efeito de Campo

Tecnologia da Informação. Prof Odilon Zappe Jr

Módulo de Desenvolvimento PIC16F877A

Isoladores de Sinais Convencionais, Alimentados pela Malha

EE610 Eletrônica Digital I. 2_b_2 Chaves em circuitos lógicos

Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

Introdução 5. Noções básicas 6. Processo de fabricação 7. Exemplo de fabricação de um FET 12

Aula 06. Memórias RAM

Microeletrônica. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E

Circuitos de Comando para MOSFETs e IGBTs de Potência

SUMÁRIO. Evolução. Do passado ao presente. Futuro. Cálculos manuais Calculadoras mecânicas Máquinas eletrônicas

] 1 λ V. Modelo Analítico de TMOS. Triodo: Resistência controlada por tensão: Saturação: Fonte de corrente controlada por tensão: V gs.

DESCRITIVO TÉCNICO. Data de Aprovação: Outubro de 2005 Data de Revisão: Outubro 2005

Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

Evolução da Computação de Alto Desempenho sob a Ótica da Lis. ou (Se um processador já é rápido, imaginem um sistema com processadores :-)

Transístores 1. João Canas Ferreira. FEUP/DEEC Setembro de Tópicos de Projecto de Circuitos VLSI

Instrução de uso Transformador intrinsecamente seguro

Introdução à Arquitetura de Computadores. Renan Manola Introdução ao Computador 2010/01

Terceira Geração. Quarta Geração

AULA: Introdução à informática Computador Digital

Bases Computacionais da Ciência

Materiais usados em resistores

AMPLIFICADOR CLASSE A

Transcrição:

Microeletrônica Germano Maioli Penello

Contato Site http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/microeletronica_2015-2.html gpenello@gmail.com

Visão geral do curso Níveis de abstração Introdução CMOS Substrato Cálculo de resistência Junção PN Regras de design poço Camada metálica Regras de design camada metálica Resistência de contato Exemplos de leiaute Camada ativa e de polisilício Conectando os fios Regras de design MOSIS Dispositivos (resistores, capacitores, MOSFETs) Características do MOSFET Técnicas de fabricação e processamento

CMOS semicondutor metal óxido complementar Tecnologia dominante para a fabricação de CIs Tecnologia confiável, manufaturável, de baixo consumo, baixo custo e escalonável Lei de Moore: número de transistores em um chip dobra aprox. a cada 2 anos Comprimento de porta de transistores atingindo a dimensão de poucos nanometros

Lei de Moore Transistores com dimensões menores que 20 nm! Pentium 4 386 286 http://en.wikipedia.org/wiki/moore%27s_law

Lei de Moore Transistores com dimensões menores que 20 nm! Pentium 4 386 286 http://en.wikipedia.org/wiki/moore%27s_law http://cvseventh.com/111569/images-bacteria-viruses/

Introdução ao projeto de circuitos integrados CMOS VLSI Escala de integração muito alta (~10 6 MOSFETs) ULSI Escala de integração ultra alta (~10 9 MOSFETs) http://en.wikipedia.org/wiki/integrated_circuit http://en.wikipedia.org/wiki/very-large-scale_integration

Projetando CMOS Especificação do circuito (entradas e saídas) Produção Cálculos e esquemático Simulação do circuito Problema espec. Circuito dentro das especificações? Problema fabricação. Circuito dentro das especificações? Testes e avaliações Leiaute Simulação com parasitics* Fabricação do protótipo Circuito dentro das especificações? *Parasitics capacitância e indutância parasíticas; junções pn e seus problemas

Fabricação Circuitos integrados CMOs são fabricados em bolachas (wafers) de Si. Cada bolacha contém diversos Chips (die) O diâmetro mais comum de bolacha de Si é de 300 mm (12 in) Ex. de bolachas de 2, 4, 6 e 8 in http://en.wikipedia.org/wiki/wafer_%28electronics%29

Fabricação da bolacha de Si https://www.youtube.com/watch?v=amgq1-hdelm

Construindo um CI https://www.youtube.com/watch?v=jh2z-g7gjxe

Fabricação de chips https://www.youtube.com/watch?v=q5pawn7bfg4

Processamento diodo http://jas.eng.buffalo.edu/education/fab/pn/diodeframe.html

MOSFET Short channel e long channel http://jas.eng.buffalo.edu/education/mos/mosfet/mosfet.html http://educypedia.karadimov.info/electronics/javaanalogsemi.htm

MOSFET fabricação http://jas.eng.buffalo.edu/education/fab/nmos/nmos.html

CMOS - histórico Inventado por Frank Wanlass em 1963 na Fairchild Semiconductor Circuitos podem ser feitos de dispositivos MOS complementares - NMOS (MOSFET de canal n) e PMOS (MOSFETs de canal p) Acrônimos: Atualmente, material de porta não é mais metálico, mas sim polisilício (CPOS) MOSFET não é rigorosamente correto! Transistores de efeito de campo isolados (IFET), Transistores de efeito de campo de porta isolada (IGFET) são termos mais corretos. Continuaremos ao longo do curso usando MOSFET e CMOS, por eles serem termos comuns para indicar os dispositivos, os projetos, e a tecnologia que usa dispositivos de efeito de campo complementares.

CMOS - histórico Primeiro circuito CMOS foi fabricado em 1968 Década de 1970 uso em relógio de pulso por causa do baixo consumo e início do desenvolvimento de processadores Década de 1980 computadores pessoais (100.000 transistores) Década de 1990 ~1.000.000 transistores Década de 2000 - ~100.000.000 transistores Década de 2010 - ~2.500.000.000 transistores Um dos dispositivos que mais foi fabricado na história da humanidade!

CMOS - Presente 95% dos CIs são de tecnologia CMOS Fabricados em área pequena Baixo consumo Alta frequência Manufaturabilidade (baixíssimos defeitos de fabricação) Baixo custo Escalonamento

SPICE Simulation program with an integrated circuit enphasis Simulador open source (licença BDS*) de circuitos analógicos desenvolvido na Universdade da Califórnia, Berkeley Usado em projetos de circuitos integrados e também de dispositivos discretos para prever o funcionamento do circuito Projeto de CI -Não é possível usar um breadboard -Alto custo de etapas fotolitográficas e outras etapas de manufatura -SPICE é importante para diminuir os custos de processamento. Verifica-se o funcionamento do circuito antes da sua fabricação. * http://pt.wikipedia.org/wiki/licen%c3%a7a_bsd

SPICE - breadboards são usados antes da fabricação da placa em circuitos de componentes discretos. Ainda assim, resistências e capacitâncias parasíticas só são observadas na placa impressa final. - SPICE simula esses efeitos parasíticos em circuitos integrados e ainda pode simular variações das propriedades dos componentes devido à manufatura, analisando a performance do circuito independente da complexidade. - SPICE analisa os componentes do circuito e suas conexões e resolve as equações que governam o circuito (geralmente equações diferenciais não lineares). - Padrão mundial na simulação de circuitos integrados

SPICE SPICE analisa: AC (sinais pequenos no domínio de frequência) DC (cálculo do ponto quiescente) Ruído Função de transferência (impedâncias, ganho) Transiente Modelos de dispositivos: Resistores Capacitores Indutores Fontes de corrente e tensão linhas de transmissão MOSFETs BJTs JFETs Diodos de junção SPICE3 inclui modelos de MOSFETs recentes (BSIM).

BSIM Berkeley short-channel IGFET model A medida que os MOSFETs foram ficando cada vez menores a cada nova geração, novos modelos computacionais eram necessários para reproduzir o comportamento dos transistores com acurácia. O compact model coalition (CMC) foi criado para definir, manter e promover um padrão para os novos modelos poderem ser usados em simuladores diferentes. O BSIM, criado em Berkeley, é um desses modelos (BSIM3, BSIM4, BSIM6, ) http://www-device.eecs.berkeley.edu/bsim/?page=bsim3

Mosis.com Metal Oxide Semiconductor Implementation Service Uma das primeiras empresas de fabricação de CI Bolachas multiprojetos de Si para dividir os custos de fabricação (modelo de máscaras compartilhadas) Mosis recebe a bolacha processada depois da fabricação, corta e separa os chips. Os chips são empacotados e submetidos aos criadores do design. fornece regras para o projeto de fabricação e parâmetros de simulação para o SPICE

Resistores Exemplos de dispositivos

Capacitores Exemplos de dispositivos

MOSFET Exemplos de dispositivos

Dispositivos Indutores? Alguma idéia de como fazer um?

Etapas recorentes

Fotolitografia

Fabricação CMOS

Fabricação CMOS

Solda

Processador intel http://imgur.com/a/ynpex

Importante - Elementos parasitas