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S L I D E 0 D R N I E L S E N C . D A M A S C E N O Concepção de Circuitos Integrados Válvulas a vácuo; ENIAC (1945) – 17 468 válvulas; Transistor Mais potência, mais confiabilidade e menores tamanho e consumo de energia; Circuito Integrado: transistores, diodos e resistores em um único pedaço de wafer de Silício(semicondutor), o chip; Microchip Tecnologia: Circuito Integrado em escala muito grande; Centenas de milhares de milhões de circuitos por chip; Um único chip por ter tamanho de uma unha; Hardware com microprocessador, este consiste uma CPU completa em um único chip de silício; 9CONCEPÇÃO 9PROJETO 9FABRICAÇÃO 9ENCAPSULAMENTO 9TESTE É a análise do problema e captura dos requisitos do cliente. Ao final desta etapa será produzido um documento de especificação do CI. ¾Viabilidade técnica: Pessoal capacitado; Equipamentos específicos; ¾Viabilidade econômica: Custos; Mercado consumidor; Concorrência; ¾Metodologia de projeto de produtos eletrônicos. Projeção dos componentes, suas interligações e suas respectivas posições dentro do CI. Determina a funcionalidade do hardware. Totalmente eletrônico, realizado em softwares. ¾Extraído da areia, granito e argila. ¾Encontrado em abundancia no Vale do Silício (Califórnia - EUA), onde estão as sedes da AMD,Intel, NVIDIA e outras. z Wafer: Matéria Prima: Silício (99,999% puro) PROCESSO DE CZOCHRALSKI Barra de silício Chips são construídos em cima desta superfície limpa. Wafer Polido Cristal de Silício (lingote) Sala Limpa: Necessita-se de um grau de pureza no mínimo Classe 100, em casos mais rigorosos Classe 1. São classificadas de acordo com a pureza do ar. Exige um alto grau de pureza já que qualquer partícula pode danificar o funcionamento do chip. Lâmina de silício monocristalino (substrato). Substrato P – dopado com Boro. -Uma camada de dióxido de silício (SiO2) - Dióxido de silício é um ótimo isolante OXIDAÇÃO TÉRMICA - Aplicação da substância fotossensível – Fotoresiste Positivo - Lâmina gira a 3000 rpm, para ficar uniforme o fotoresiste - A Lâmina é exposta a luz UV (Ultra Violeta), em um equipamento chamado “strepper”. FOTOGRAVAÇÃO Litografia Óptica: z Similar a Fotografia ( Uso da luz para transferir imagem a um substrato) zExistem diversas variações da Litografia como: EUVL (Espelhos) e EUV(Lentes). zQuanto mais curto o comprimento de onda mais transistores podem ser gravados. zAs máscaras hoje são produzidas por meio de linguagens de programação(HDL) como VHDL e Virelog ( mais usadas atualmente). zHoje ocorre a busca de novas formas para conseguir maior número de transistores em um único pra aumentar seu desempenho. - Realizada por meio de um acelerador de partículas. - Limpeza mais altas temperaturas -Formação da região N IMPLANTAÇÃO IÔNICA (DOPAGEM) zEtapas da Fabricação: Oxidação Fotolitografia Corrosão Dopagem Este ciclo repete várias vezes em função do número de camadas e de processos intermediários - Nova camada de dióxido de silício OXIDAÇÃO TÉRMICA - Regiões ativas onde serão criados os transistores - Ocorre o mesmo processo de Fotogravação FORMAÇÃO DAS REGIÕES ATIVAS - Formação de uma camada de dióxido de silício fina nas regiões ativas. OXIDAÇÃO TÉRMICA - Obtido por meio do gás Silana (SiH4) + POCI3 ou PH3 - Temperatura: 600ºC - Material de Porta DEPOSIÇÃO DE POLISILÍCIO - Define a área de região de porta. - Define as regiões onde serão as Fontes e Drenos dos transistores. (Regiões ativas). FOTOGRAVAÇÃO DO POLISILÍCIO - Regiões onde serão implantadas uma alta dose de Arsêrnio. FOTOGRAVAÇÃO REGIÕES FONTE E DRENO N+ - Remoção total do fotoresiste. - Difusão a alta temperatura. IMPLANTAÇÃO IÔNICA DE FÓSFORO E ARSÊNIO - Implantado na região P+ no poço N. IMPLANTAÇÃO IÔNICA DO BORO DIFUSÃO DO BORO EM ALTAS TEMPERATURAS OXIDAÇÃO TÉRMICA E FOTOGRAVAÇÃO -Fotogravação - as regiões serão conectadas DEPOSIÇÃO DE ALUMÍNIO -Melhora a uniformidade da superfície - Condutividade elétrica CARACTERIZAÇÕES ELÉTRICAS DOS DISPOSITIVOS O encapsulamento é a fase correspondente ao artefato que dá forma física aos chips. ¾Plástico ou cerâmica ¾Contatos elétricos do circuito integrado sejam conectados aos da placa de circuito. TIPOS DE ENCAPSULAMENTO: DIP (Dual In-line Package): um dos primeiros tipos de encapsulamento. SOJ (Small Outline J-Lead): esse encapsulamento recebe este nome porque seus terminais de contato lembram a letra 'J'. TSOP (Thin Small Outline Package): tipo de encapsulamento cuja espessura é bastante reduzida em relação aos padrões citados anteriormente (cerca de 1/3 menor que o SOJ). Há uma variação desse encapsulamento chamado STSOP (Shrink Thin Small Outline Package) que é ainda mais fino; Protótipo: através de fábricas parceiras o CI é produzido em escala de protótipo para testes e validação. Realizados por máquinas de testes, cada uma programada de acordo com a velocidade e temporizações que o fabricante deseja testar os chips. Caracterização e testes: uma vez produzidos, os protótipos passam por um processo de caracterização das suas propriedades eletromagnéticas e por uma bateria de testes; Teste de campo: DH realiza junto com o cliente o teste de campo do protótipo do CI projetado no contexto da aplicação alvo. CESAR MANAUS USP CENPRA CEITEC
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