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Convergência tecnológica: microeletrônica, fotônica integrada e empacotamento de
alta densidade
14/Agosto/2012
Agenda
•CTI – Papel e Atuação
•Convergência Tecnológica
•Áreas tecnológicas
•Interação com mercado
•Recursos para investir
•Conclusão
Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer Ministério da Ciência e Tecnologia
Orçamento Direto
Projetos
Pessoal
Números:
– Área do campus= 320.000 m2
– Área construída= 14.000 m2
– Pessoas = 550
FCTI
1991 ITI
2000 CenPRA
2001
1982
CTI
3 institutos: Microeletrônica, Computação e Automação
CTI – RA
2008
SW Integração
Aplicações
Evolução
CNRTA
Ecossistema Tecnológico
Produtos
Serviços
Tecnológicos
Cliente
Produtos
Indústria
Desenvolvimento de
Soluções
Parceiros
Oportunidades
Mercado
• Conhecimentos
• Cooperação
Institutos de
Pesquisas e
Universidades
• Políticas
• Fomento
Governo
CTI
Gerar, aplicar e disseminar
conhecimentos em Tecnologia da
Informação, em articulação com os
agentes sócio-econômicos, promovendo
inovações que atendam às necessidades
da sociedade.
Missão
Capacitação
P&D&I
Aplicações Serviços
Áreas de Atuação
MIC
RO
ELET
RÔ
NIC
A • DESIGN HOUSE
• PROJETO DE MICRO -
SISTEMAS
• EMPACOTAMENTO
ELETRÔNICO
• CARACTERIZAÇÃO E
ANÁLISE DE FALHAS
• QUALIFICAÇÃO E ANÁLISE
DE CONFORMIDADE
• MOSTRADORES DA
INFORMAÇÃO
SOFT
WA
RE
• MÉTODOS DE MELHORIA
DE PROCESSOS
• MÉTODOS DE TESTES
• MÉTODOS DE
QUALIFICAÇÃO DO
PRODUTO
• GOVERNO ELETRÔNICO
• MODELOS DE
ARQUITETURA
• SEGURANÇA DA
INFORMAÇÃO AP
LIC
AÇ
ÕES
EM
TI
• VISÃO COMPUTACIONAL
• PROTOTIPAGEM RÁPIDA
• INCLUSÃO DIGITAL E
ACESSIBILIDADE
• ENGENHARIA DE SISTEMAS
• BENCHMARKING
INDUSTRIAL
• GOVERNANÇA DE TI
•DESIGN HOUSE
•EMPACOTAMENTO
•MICRO-SISTEMAS
Áreas Tecnológicas
Integração - Convergência Tecnológica
Empacotamento
Sub-sistema óptico
Integração Multifuncional
Integração Monolítica
Microeletrônica Fotônica
Sub-sistema eletrônico
Soluções
Design House “fabless”
Divisão de Empacotamento
Divisão Micro Sistemas
Microeletrônica Fotônica
Estrutura Organizacional
Empacotamento ASICs, PICs Componentes Sub-sistemas
Design House
Distribuição de Wafers
Envio de projetos
Usuários
Integração da Máscara
Foundry
Fabricação
Cortesia IMEC
Metodologia “Fabless”
Empacotamento
Microeletrônica
Áreas •CIs Analógicos e Digitais •RFID e RF mistos •Smart Power •SoCs: FPGA e ASICS
Linhas de Pesquisa
•Estruturas de Microcontroladores;
•Componentes Robustos e Radiação
Ionizante;
•Geração de IP’s Analógicos e
Digitais;
•Biblioteca de RF para componentes
passivos;
•Estudos e Aplicação em
Instrumentação Virtual.
Recursos
•Equipe altamente qualificada •Área de laboratórios: 400 m2 •Equipamentos: 50 Workstations, Servidores e Storage Array de alta capacidade •Ferramentas EDA: Cadence, Mentor Graphics, Altera, ... •Ferramentas para projeto eletrônico e de sistemas
ASIC para Leitora Criptográfica de Cartões Magnéticos - Tecnologia CMOS 0,35 um
Alguns resultados
ASIC para Comunicação entre Aparelho Telefônico Portátil e sua Base - Tecnologia Bipolar CMOS (BiCMOS)
Microeletrônica
Projetos em Andamento
Projeto de SoC - aplicação em SMART GRID composto: •Unidades de Gerenciamento de Energia (PMU - Power Management Unit) •Microcontrolador 8031 •Transceiver WiFi usando o padrão 802.11b.
4520 x 5024 um2 (corelimited)
( 50 x 56 pads x 2)
Consumo:
Buck-Boost: 3.3V / 1A
LDO (80x200): 2.5V / 10mA (por cada)
LDO (390x640): 2.5V / 300mA (por cada)
8031: 1.8V / 6mA
TRANCEIVER: 1.8V / 700mA
POR + OSC: 1.8V / 3mA
TRANSCEIVER
POR
(64x50)
PLL(1300x1300)
(1.8V / 40mA)
RX_RFFE(1385x905)
(1.8V / 16,8mA)
RX_ABB(1560x1260)
(1.8V / 40mA)
OSC
TX_RFFE(1400x1200)
(1.8V / 450mA)
TX_ABB(1.8V / 20mA)
LDO_TX_ABB
(160x200)
LDO_RX_RFFE
(160x200)
LDO
8031
(80x200)
8031(1100x400)
(1.8V / 6mA)
1
RF
AN
DIG
17
18
20
2
3
4
5
6
7
8
19
22
23
44
35
52
87
89
120
80
81
82
83
84
86
73 (gnd)
71 (gnd)
70 (gnd)
Fille
r
Fille
r
42
43
97
101
85
LD
O_T
X_R
FF
E
(390x640)
(2 m
ixer
+
PP
A +
PA
)
LD
O_T
X_R
FF
E
(390x640)
(2 m
ixer
+
PP
A +
PA
)
114
110 (gnd)
108
104 (gnd)
Pow
er
Managem
ent
RX
PLL
TX
109 (gnd)
72
Filler
Fille
r
Fille
r
118
130
RX
24
25
26
SoC
88
132
131
53
91
90
119
92
Power
TX
Bandgap(400x200)
LDO_PLL
(200x430)
LDO
RX_ABB
(200x430)
8031
OS
C
PO
R8031
Fille
r
PM
Fille
r
27
GN
D
112
111
105
106
107
Fille
r
Fille
r
Fille
r
PM
Filler
Filler
Filler
Filler
Filler
Filler
Filler
Filler
9
10
11
12
13
14
15
16
Filler
Filler
Filler
Filler
Filler
Filler
Filler
Filler
Filler
21
Filler
Filler
Filler
28
29
Filler
30
31
Filler
32
33
36
37
38
39
40
41
Fille
r
47
45
46
Fille
r
48
48
Fille
r
50
51
Fille
r
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
54
55
Fille
r
GND
VDDPM
Filler
74 (gnd)
75
77 (gnd)
76 (gnd)
79
VD
DG
ND
96
93
94
95
99
98
100
103 (gnd)
113
116 (gnd)
115 (gnd)
Filler
121
129
128
127
126
125
124
123
122
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
138
136
134
133
137
135
140
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
Fille
r
VDD 8031
8031
Buck-Boost(2500x2300)
(3.3V / 1 A)
Vin SW1 PGND SW2 Vout
Vin SW1 PGND SW2 Vout
Vin SW1 PGND SW2 Vout
Vin SW1 PGND SW2 Vout
68
69
78 (vdd)
102 (vdd)
117
34
Fille
r
139
GND
Fille
r
•Emprego das competências - Analógico,
Digital, RF e Layout
•Tecnologia CMOS 0,180 µm da X-FAB
BUCK-BOOST TRANSCEIVER
LDO
LDO
LDO
LDO 8031
Microeletrônica
• Síntese de Alto Nível
• Técnicas Baixo Consumo
• Emprego de blocos e IPs
• Estudos de Partição
• Alternativas de Implementação
• IBM BiCMOS 0.35µm – Analog & RF
• XFAB CMOS & BiCMOS 0.6µm, 0.35µm e 0.18µm – Analog , RF, HV (650V), Sensors & MEMs
Projeto
Tecnologias
• Austriamicrosystems CMOS & BiCMOS 0.35µm e 0.18 µm – Analog, RF
• TOWERjazz e Silterra 0.18 µm – Power Management
Microeletrônica
• Projeto de Circuitos Integrados (ASIC e SoC) digitais, analógicos, mixed-signal, RF e de potência; • Projeto de IPs de blocos e funções • Consultoria em projeto e fabricação de ASICs e SoCs;
- Estudo de viabilidade técnica e econômica; - Desenho para testabilidade; - Integração com micro-sistemas; - Suporte no projeto de aplicação. • Projeto e prototipagem rápida de componentes e sistemas digitais (FPGA e microcontrolador);
Atividades Microeletrônica
Fotônica em silício
• Plataforma para aplicações compatíveis com fibras ópticas dentro de circuitos integrados
• Compatibilidade com tecnologia CMOS integração
Drivers - Fotônica em silício
Novos Serviços
Interconexão óptica
Opticalização das Redes
Monitoramento
Sensoreamento
Metrologia
Medicina
Eletrônica (consumo)
Fotônica
Projeto •Estruturas passivas - distribuir luz, filtrar sinais ópticos, permitir “add-drop” de comprimentos de onda •Estruturas ativas - modulação, comutação e de detecção de luz •Integração com eletrônica •Técnicas de acoplamento de fibras
Estratégia produtização Estratégia produtização Estratégia produtização
Fotônica
Estratégia produtização
Foundries - Fotônica
Roadmap Tecnológico
Waveguide
450nm x 220nm
Ring resonator -
Coupling gap
180nm.
Estruturas Dispositivos
(blocos funcionais)
Integração
Vários
elementos
Directional
coupler
Mach-Zehnder
Filter
Tunable
Optical Add
Drop Filter
Optical Connected
Supercomputer chip
(IBM)
Array
waveguide
Eight-channel Voltage
Optical Attenuator (Kotura)
C
O
M
P
L
E
X
I
D
A
D
E
Photodetector
Modulator
Recursos •Equipe altamente qualificada •Equipamentos: Workstations, Servidores e Instrumentação •Ferramentas de projeto:
• Pacote para definição paramétrica e simulação de estruturas
• Plataforma MEEP/MIT simulação eletromagnética dos modos de propagação nas estruturas
• SW para geração de layout
Alguns resultados
CI de leitura de sensores de fibra
1x N Switch
Layout - Triplexer Rede G-PON
Fotônica
Empacotamento
Projeto
Análise de Falhas
Multi Chip Modules (MCM)
Tecnologia SMT Encapsulamento
PCB, Circ Hibridos, Multi-Chip-Modules
Chip-on-board (COB), Wire Bonding de Au ou Al, Cápsulas Dedicadas, Óptica
Raios-X e Ersascope, BGA e µBGA reballing, Wire-bonding,
Alumina ou Silício, 3 Níveis de Metal, Componentes passivos: Resistores, Capacitores e Indutores,
Protótipos, Componentes 01005, Printer, Pick&Place, Refusão,
Empacotamento •Estudo, desenvolvimento e caracterização de novos materiais e formas de empacotamento eletrônico e óptico. •Tecnologia SMT, encapsulamento de CIs. •Tecnologia de montagem de sistemas (System in Package, System on Package, Package on Package, entre outras); •Híbridos – substratos cerâmicos, PCB •SMT - Surface Mount Technologies (BGA, Flip Chip, Chip on Board, Micro BGA)
SiP e SoP
Visão de Futuro
Empacotamento
• Empacotamento cerâmico – Fase de engenharia do projeto de CIs
• Tecnologia Chip on Board (COB) para prototipagem
• Empacotamento de sensores e dispositivos SAW
• Cortes especiais para diferentes substratos:
• Si, GaAs, Al2O3, LiNbO3, vidro, quartzo, PCBs, etc.
• Microsoldagem de fios de Alumínio e Ouro
Aplicações
• Sensores IR
• RFID
• MEMS e BioMEMS
• Memórias
• Eletrodeposição ou electroless de Bumps
• Stud Bump
• Wire Bonding
• Flip Chip
• Afinamento de Wafers
• Staked Dies
Montagem de Componentes Eletrônicos
• Em desenvolvimento
• Tecnologia de acoplamento com “fiber arrays” – lateral e vertical
• Hibridização – fonte de luz, circuitos eletrônicos
Montagem Óptica
Cortesia
• Sensores IR
• Sensores de Gás
• MEMS e BioMEMS
• Memórias
Aplicações
• Selagem Hermética
• Selagem Metal/Cerâmica
Tecnologias
Cápsulas e Conectores
Microsistemas
Facilidades •Litografia Feixe Eletrons •Litografia óptica •Thick resist •Deposição •Corrosão •Máscaras
Aplicações: SAW - MEMS Microfluidica - Sensores BioMEMS - Fotônica
Tecnologias de Micro e Nano fabricação
Domínio do Ciclo Completo •Projeto – baixas perdas, alta frequência •Fabricação - Protótipos e Produção •Caracterização
Aplicações: Filtros, Linhas de Atraso, Ressoadores, Osciladores, Sensores e Cartões Passivos ( ID Tags)
Interação com mercado
Serviços Tecnológicos
• Desenvolvimentos
• Parcerias
• Consultoria
• Treinamento
• Sob demanda
Fortaleza, CE
•Apoio ao desenvolvimento local e descentralização de P&D •Prédio provisório •Planta final - Parque Tecnológico de Eusébio
CTI-NE
Campinas, SP
•Apoiar o surgimento de empresas e soluções inovadoras na área de TIC
•Criado pela Portaria MCT 877 de 20/10/2010
CTI-TEC
Campinas, SP
•Instituida em 1996 no Campus do CTI
•Atua como fundação de apoio do CTI
CTI - RA
Como contratar
CLIENTE
PROPOSTA
ESTUDO FACTIBILIDADE
IMPLEMENTAÇÃO
VALIDAÇÂO ESPECIFICAÇÕES
(CTI+CLIENTE)
Técnico
Econômico
Prazo
NDA
Protótipo
Esquema
Idéia
Contrato
Acordo
Convênio
Relacionamento
Mecanismos
•Protocolo de Intenções
•Convênio de Cooperação Técnica
•Contrato de Prestação de Serviços
•Acordo de Cooperação Técnica
- Interveniência da fundação de apoio
Recursos Incentivados
•Lei de Incentivo 8248/91 (PPB)
•Lei 11484/07 - PADIS
•Fundo Tecnológico - BNDES/FUNTEC
•Fundos Setorias - FNDCT
•FINEP Fundo Setorial - FUNTELL
•FINEP Programa de Subvenção Econômica à Inovação
•Linhas de Apoio FAPESP
•Lei do Bem 11196/05
•Apoio à Cooperação Empresas e ICTs - SIBRATEC
Participação do CTI no Sibratec
• Redes de inovação tecnológica: – Microeletrônica
– Tecnologias de Manufatura de Equipamentos e Componentes Eletrônicos
– Energia Solar Fotovoltaica
– Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação
• Redes de serviços tecnológicos: – Rede de Produtos e Dispositivos Eletrônicos
– Rede TIC Aplicáveis às Novas Mídias
• Redes de extensão tecnológica: – Rede Paulista de Extensão Tecnológica
Parceiros Industriais
Parceiros Institucionais
Necessidades ?
Idéias ?
Fotônica:
Microeletrônica:
Empacotamento:
Roberto R. Panepucci
tel: (19) 3746-6072
e-mail: [email protected]
Wellington R. de Melo
tel: (19) 3746-6211
e-mail: [email protected]
Antonio L. Pacheco Rotondaro
tel: (19) 3746-6195
e-mail: [email protected]
Obrigado
Perguntas?
Agradecimentos