Synchronisation in high-performance integrated circuits

A distribui ção de um sinal relógio, com elevada precisão espacial (baixo skew) e temporal (baixo jitter ), em sistemas sí ncronos de alta velocidade tem-se revelado uma tarefa cada vez mais demorada e complexa devido ao escalonamento da tecnologia. Com a diminuição das dimensões dos dispositivos e a integração crescente de mais funcionalidades nos Circuitos Integrados (CIs), a precisão associada as transições do sinal de relógio tem sido cada vez mais afectada por varia ções de processo, tensão e temperatura. Esta tese aborda o problema da incerteza de rel ogio em CIs de alta velocidade, com o objetivo de determinar os limites do paradigma de desenho sí ncrono. Na prossecu ção deste objectivo principal, esta tese propõe quatro novos modelos de incerteza com âmbitos de aplicação diferentes. O primeiro modelo permite estimar a incerteza introduzida por um inversor est atico CMOS, com base em parâmetros simples e su cientemente gen éricos para que possa ser usado na previsão das limitações temporais de circuitos mais complexos, mesmo na fase inicial do projeto. O segundo modelo, permite estimar a incerteza em repetidores com liga ções RC e assim otimizar o dimensionamento da rede de distribui ção de relógio, com baixo esfor ço computacional. O terceiro modelo permite estimar a acumula ção de incerteza em cascatas de repetidores. Uma vez que este modelo tem em considera ção a correla ção entre fontes de ruí do, e especialmente util para promover t ecnicas de distribui ção de rel ogio e de alimentação que possam minimizar a acumulação de incerteza. O quarto modelo permite estimar a incerteza temporal em sistemas com m ultiplos dom ínios de sincronismo. Este modelo pode ser facilmente incorporado numa ferramenta autom atica para determinar a melhor topologia para uma determinada aplicação ou para avaliar a tolerância do sistema ao ru ído de alimentação. Finalmente, usando os modelos propostos, são discutidas as tendências da precisão de rel ogio. Conclui-se que os limites da precisão do rel ogio são, em ultima an alise, impostos por fontes de varia ção dinâmica que se preveem crescentes na actual l ogica de escalonamento dos dispositivos. Assim sendo, esta tese defende a procura de solu ções em outros ní veis de abstração, que não apenas o ní vel f sico, que possam contribuir para o aumento de desempenho dos CIs e que tenham um menor impacto nos pressupostos do paradigma de desenho sí ncrono.

Procesado digital de señales mediante circuitos integrados reconfigurables.

El procesado digital de señales en tiempo real requiere en algunos casos el desarrollo de hardware específico de alta velocidad. Con este fin se propone el diseño de una arquitectura, su especificación usando un lenguaje de descripción del hardware (VHDL) y su verificación experimental sobre un circuito integrado de tipo FPGA. Se propone en concreto la implementación de un filtro FIR y su aplicación a señales de audio.

Estimación analítica del acople electromagnético entre líneas de interconexión multinivel en circuitos de alta velocidad

[ES] El análisis de los efectos del crosstalk jugarán un papel muy importante para determinar el buen funcionamiento de los circuitos integrados de alta velocidad. En esta publicación, se desarrollan por primera vez expresiones analíticas en forma cerrada para estimar el crosstalk en estructuras multinivel. Este modelo es exactamente comparable con Spice, sea para una señal de entrada, función rampa o función escalón. Al contrario de los modelos existentes en la literatura, nuestro modelo es capaz de analizar estructuras con n líneas. Se consideran la resistencia y la capacidad de las líneas, así como la resistencia del driver. Este nuevo modelo es exacto y preciso para estimar el crosstalk.

Circuitos integrados reconfigurables de bajo consumo

El objetivo principal del trabajo es el diseño, utilizando técnicas de bajo consumo, del algoritmo de cifrado estándar AES (Advanced Encryption Standard) y su implementación sobre dispositivos reconfigurables, en particular sobre una FPGA.

Nonlinear behavioral modeling of mixed signal RF-digital I/O devices

Esta tese investiga a caracterização (e modelação) de dispositivos que realizam o interface entre os domínios digital e analógico, tal como os buffers de saída dos circuitos integrados (CI). Os terminais sem fios da atualidade estão a ser desenvolvidos tendo em vista o conceito de rádio-definido-por-software introduzido por Mitola. Idealmente esta arquitetura tira partido de poderosos processadores e estende a operação dos blocos digitais o mais próximo possível da antena. Neste sentido, não é de estranhar que haja uma crescente preocupação, no seio da comunidade científica, relativamente à caracterização dos blocos que fazem o interface entre os domínios analógico e digital, sendo os conversores digital-analógico e analógico-digital dois bons exemplos destes circuitos. Dentro dos circuitos digitais de alta velocidade, tais como as memórias Flash, um papel semelhante é desempenhado pelos buffers de saída. Estes realizam o interface entre o domínio digital (núcleo lógico) e o domínio analógico (encapsulamento dos CI e parasitas associados às linhas de transmissão), determinando a integridade do sinal transmitido. Por forma a acelerar a análise de integridade do sinal, aquando do projeto de um CI, é fundamental ter modelos que são simultaneamente eficientes (em termos computacionais) e precisos. Tipicamente a extração/validação dos modelos para buffers de saída é feita usando dados obtidos da simulação de um modelo detalhado (ao nível do transístor) ou a partir de resultados experimentais. A última abordagem não envolve problemas de propriedade intelectual; contudo é raramente mencionada na literatura referente à caracterização de buffers de saída. Neste sentido, esta tese de Doutoramento foca-se no desenvolvimento de uma nova configuração de medição para a caracterização e modelação de buffers de saída de alta velocidade, com a natural extensão aos dispositivos amplificadores comutados RF-CMOS. Tendo por base um procedimento experimental bem definido, um modelo estado-da-arte é extraído e validado. A configuração de medição desenvolvida aborda não apenas a integridade dos sinais de saída mas também do barramento de alimentação. Por forma a determinar a sensibilidade das quantias estimadas (tensão e corrente) aos erros presentes nas diversas variáveis associadas ao procedimento experimental, uma análise de incerteza é também apresentada.

Estudo ambiental da nova ligação ferroviária de alta velocidade Faro - Huelva

Com a publicação do Decreto-Lei n.º 232/2007, de 15 de Junho, a Avaliação Ambiental Estratégica (AAE) tornou-se um procedimento técnico de carácter obrigatório em Portugal. Pretende-se com este trabalho abordar esta temática com o objectivo de verificar a melhor hipótese de traçado para a ligação ferroviária de alta velocidade Faro-Huelva, através da comparação de dois métodos de avaliação. A área em estudo pertence Sotavento Algarvio, abrangendo os concelhos de Faro, Olhão, S. B. de Alportel, Tavira, Alcoutim, Castro Marim e Vila Real de Santo António. A metodologia utilizada será a sobreposição de mapas (com recurso a Sistemas de Informação Geográfica) e as matrizes de Leoplod, metodologias mais aplicadas a estudos de Avaliação Ambiental para o sector dos Transportes. A utilização destas metodologias permitirá averiguar qual a mais consistente para estes estudos de caso, facultando a informação de maior relevo aos decisores e às entidades. Verificou-se que a criação de uma linha ferroviária de Alta Velocidade no Algarve é possível, tendo em atenção os factores ambientais, de forma a minimizar o seu impacte. Pela análise matricial, os principais impactes negativos derivados deste projecto são maioritariamente decorrentes da fase de construção, e associam-se à ocupação e compactação dos solos de forma irrevogável, afectando zonas edificadas e zonas agrícolas e florestais, ocupação de solos REN e RAN, Zonas de Especial Conservação. Os positivos decorrem essencialmente da fase de exploração, associados às vantagens da utilização deste meio de transporte, como é o caso do desenvolvimento económico da região e do país, encurtando a distância e o tempo entre a Algarve e Espanha, com ligação a toda a Europa.

Caracterização do “warpage” e sua variabilidade no processo produtivo de encapsulamento de circuitos integrados

Nos últimos anos a indústria de semicondutores, nomeadamente a produção de memórias, tem sofrido uma grande evolução. A necessidade de baixar custos de produção, assim como de produzir sistemas mais complexos e com maior capacidade, levou à criação da tecnologia WLP (Wafer Level Packaging). Esta tecnologia permite a produção de sistemas mais pequenos, simplificar o fluxo do processo e providenciar uma redução significativa do custo final do produto. A WLP é uma tecnologia de encapsulamento de circuitos integrados quando ainda fazem parte de wafers (bolachas de silício), em contraste com o método tradicional em que os sistemas são individualizados previamente antes de serem encapsulados. Com o desenvolvimento desta tecnologia, surgiu a necessidade de melhor compreender o comportamento mecânico do mold compound (MC - polímero encapsulante) mais especificamente do warpage (empeno) de wafers moldadas. O warpage é uma característica deste produto e deve-se à diferença do coeficiente de expansão térmica entre o silício e o mold compound. Este problema é observável no produto através do arqueamento das wafers moldadas. O warpage de wafers moldadas tem grande impacto na manufatura. Dependendo da quantidade e orientação do warpage, o transporte, manipulação, bem como, a processamento das wafers podem tornar-se complicados ou mesmo impossíveis, o que se traduz numa redução de volume de produção e diminuição da qualidade do produto. Esta dissertação foi desenvolvida na Nanium S.A., empresa portuguesa líder mundial na tecnologia de WLP em wafers de 300mm e aborda a utilização da metodologia Taguchi, no estudo da variabilidade do processo de debond para o produto X. A escolha do processo e produto baseou-se numa análise estatística da variação e do impacto do warpage ao longo doprocesso produtivo. A metodologia Taguchi é uma metodologia de controlo de qualidade e permite uma aproximação sistemática num dado processo, combinando gráficos de controlo, controlo do processo/produto, e desenho do processo para alcançar um processo robusto. Os resultados deste método e a sua correta implementação permitem obter poupanças significativas nos processos com um impacto financeiro significativo. A realização deste projeto permitiu estudar e quantificar o warpage ao longo da linha de produção e minorar o impacto desta característica no processo de debond. Este projecto permitiu ainda a discussão e o alinhamento entre as diferentes áreas de produção no que toca ao controlo e a melhoria de processos. Conseguiu–se demonstrar que o método Taguchi é um método eficiente no que toca ao estudo da variabilidade de um processo e otimização de parâmetros. A sua aplicação ao processo de debond permitiu melhorar ou a fiabilidade do processo em termos de garantia da qualidade do produto, como ao nível do aumento de produção.

Uma Técnica de depuração e teste de circuitos integrados usando um microscópio eletrônico

O trabalho tem por objetivo mostrar uma técnica de depuração de circuitos integrados VLSI, utilizando um microscópio eletrônico de varredura (MEV) aliado ao fenômeno de contraste por tensão. São abordadas a descrição da ferramenta, técnicas de observação e depuração dos circuitos, bem como, são sugeridas estratégias de concepção visando facilitar a depuração dos circuitos. Embora tenham sido utilizados circuitos NMOS para realizar as experiências, a técnica é aplicável a circuitos MOS em geral. Resultados experimentais, utilizando circuitos projetados no PGCC, são apresentados.

Estudo das propriedades mecânicas de juntas soldadas em alta velocidade pelo processo de fricção e mistura mecânica

Na tentativa de produzir componentes cada vez mais leves e seguros a industria automotiva vem continuamente atualizando seus produtos no que diz respeito à associação de materiais, uso de uniões por solda, utilização de ligas leves em substituição de ligas de aço e etc. Três são os motivos básicos para estas mudanças: aumento da segurança dos passageiros, diminuição do consumo de combustível e redução os custos de produção. As ligas de alumínio, em sua maioria desenvolvidas para uso em tecnologia aeronáutica, vêm ganhando espaço também na produção de automóveis de passeio. Um dos maiores problemas apresentados pelas ligas de alumínio é a baixa soldabilidade dificultando a produção de componentes como os conhecidos Tailor Welded Blanks (TWB). TWB consiste em unir através de solda materiais de espessura e ou propriedades mecânicas diferentes formando uma geratriz para posterior estampagem de um componente Este trabalho inova confeccionando juntas a partir de chapas de espessuras diferentes (TWB) através de soldagem por fricção e mistura mecânica (SFMM) a partir de ligas de alumínio com velocidades de soldagem convencionais (1m/min) e em altas velocidades atingindo 5 e 10m/min dependendo da liga. Duas ligas de alumínio foram utilizadas, AA5754 (não tratável termicamente) e AA6181 (tratável termicamente). Foram realizados ensaios metalográficos, perfis de microdureza, ensaios de tração. Foram realizados também ensaios para levantamento de curvas limite de conformação através de ensaios de tração em corpos de prova etalhados e ensaios de estampabilidade. Os resultados mostram que o processo SFMM é adequado para soldas de espessuras diferentes em altas velocidades. Os ensaios de microdureza não apresentam as típicas variações observadas em processos de soldagem convencional, os testes mecânicos apresentam bons resultados, especialmente paras as juntas da liga AA6181 que em ambas as condições de soldagem apresentaram valores de tensão próximos aos valores do material de base. Os testes de estampagem mostram que as juntas da liga AA5754 apresentam desempenho superior ao material de base quando conformadas, desta forma provando que essa técnica pode ser utilizada para fabricação de geratrizes para estampagem de componentes.

Utilização do método de opções reais para análise de investimentos em infraestrutura: o caso do trem de alta velocidade (TAV Brasil)

O projeto do trem de alta velocidade que fará o transporte de passageiros entre as duas maiores metrópoles do país é um dos principais investimentos do Plano de Aceleração do Crescimento (PAC). Depois do insucesso apresentado no primeiro processo de licitação, devido à falta de proposta de investidores privados, o Governo Federal decidiu alterar a sua participação no plano de investimentos, adicionalmente, nesta segunda tentativa, prevista para ocorrer em setembro de 2013, o Governo informou que reduzirá o valor mínimo da outorga a ser pago pelo concessionário vencedor em 3,2%, o que aumentará o investimento do Estado em cerca de R$ 900 milhões. O setor público busca através das medidas destacadas, aumentar a atratividade do projeto e divulgou que poderá aumentar a sua participação acionária no projeto, de 45% das cotas da SPE que controlará o TAV para cerca de 80%. O presente estudo discute a concessão de uma garantia de demanda mínima de passageiros, os resultados obtidos através da metodologia de opções reais indicam que elas podem gerar um aumento do VPL de 22,2% e um custo para os cofres públicos de apenas 2,86% do total investido no projeto.

Trem de alta velocidade RJ-SP: estudo de caso sobre sua não implementação durante os governos Lula e Dilma

This work refers to one of the greatest infrastructure projects planned by the Federal Public Administration entitled Trem de Alta Velocidade RJ-Campinas (TAV Brasil) [High Speed Rail Rio de Janeiro – Campinas], also know as bullet train. The intent of this research is not to explore the technical issues of the project bu the description of some details contributes for a better understanting of the evolved technology. The focus of this work is found under the actions promoted by diverse political actors in such enterprise as well as the context which made the public grant not possible along the two mandates of President Lula and the first one of President Dilma Rousseff. This contemporary matter required a huge documentary investigation performed by available material on the internet, news report of the most important press vehicles in the country, essays and articles published by experts. Some people involved in this policy process were interviewed. These inputs enriched the data explaining the conceived actions and structure of the project by the federal government. The results and final considerations target the complexity of the project and the TAV auctions failure from 2010 to 2014, suggesting further researches concerning the retaking of the bullet train project.

Sistema de limpeza a seco da cana-de-açúcar por insuflação de ar em alta velocidade

Curso de Tecnologia Sucroalcooleira. Disciplina de Tecnologia de Produção de Açúcar. Ilustração. Dimensão: 1423x807. Tamanho: 114Kb.

Sistema de replicação de circuitos integrados digitais baseado em análise comportamental

Nesta dissertação de mestrado é desenvolvido um sistema de replicação de circuitos integrados digitais (combinatórios e sequenciais), por observação do seu normal funcionamento. O sistema desenvolvido carateriza-se pela capacidade de extrair e descrever na linguagem VHDL o comportamento de um circuito integrado digital em funcionamento, utilizando técnicas não invasivas e automatizadas, suportado por um vasto conjunto de algoritmos de aquisição e análise de dados. O sistema desenvolvido assenta em dois módulos principais: um módulo de software que consiste numa plataforma de algoritmos de análise, controlo e gestão do sistema (alojada num computador) e um módulo de aquisição de dados (hardware) que consiste num circuito capaz de realizar as medições necessárias para o funcionamento do sistema, comandado pelo módulo de software. A comunicação entre os dois módulos é efetuada via porta série. Os algoritmos desenvolvidos realizam uma análise da correspondência entre entradas e saídas procurando aplicar uma aproximação a um circuito combinatório se possível, caso contrário são utilizados métodos heurísticos para efetuar uma aproximação a um circuito sequencial através de uma máquina de estados. Entradas ou saídas constantes são previamente identificados e excluídos do processo de análise, para efeitos de simplificação. Os resultados obtidos demonstram que é possível replicar o comportamento observado em circuitos digitais (combinatórios e sequenciais) desde que o número de amostras recolhidas seja adequado. Verifica-se ainda que o método desenvolvido replica a funcionalidade do circuito integrado nas condições onde o circuito está inserido.

Alterações do pH, da P O2 e da P CO2 arteriais e da concentração de lactato sangüíneo de cavalos da raça Árabe durante exercício em esteira de alta velocidade

Avaliaram-se as alterações do pH, da P O2 e da P CO2 do sangue arterial e da concentração de lactato sangüíneo de 11 cavalos adultos da raça Árabe, submetidos a exercício progressivo em esteira de alta velocidade. Antes do exercício, no intervalo dos 15 segundos finais de cada mudança de velocidade e aos 1, 3 e 5 minutos após o término do exercício foram coletadas amostras de sangue arterial e venoso para a mensuração dos gases sangüíneos e da concentração de lactato. O exercício resultou em diminuição do pH, da pressão parcial de O2 (P O2) e da pressão parcial de CO2 (P CO2). A concentração de lactato sangüíneo elevou-se exponencialmente a partir da velocidade de 8,0m/s até os momentos após término do exercício.

Desgaste de ferramentas no torneamento com alta velocidade de corte da superliga waspaloy

Nesse trabalho, procurou-se estudar os mecanismos de desgaste de diversas geometrias de ferramentas cerâmicas (Al2O3 + SiCw e Al2O3 + TiC) e ferramentas de PCBN. Para isto foram realizados ensaios de torneamento com alta velocidade de corte em uma superliga à base de níquel (Waspaloy) com dureza de aproximadamente 40 HRC sob condição de corte a seco. As superligas são conhecidas como materiais de difícil usinabilidade devido à alta dureza, alta resistência mecânica em alta temperatura, afinidade para reagir com materiais da ferramenta e baixa condutividade térmica. Os resultados mostraram que o material da ferramenta e a geometria influenciaram o comportamento dos mecanismos de desgaste. de uma maneira geral, o tipo de desgaste dominante foi o de entalhe e os mecanismos foram abrasão, attrition (aderência com arrastamento) e provável difusão na maioria das ferramentas utilizadas.