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: roberto.panepucci@cti.gov.br

Wellington R. de Melo

tel: (19) 3746-6211

e-mail: wellington.melo@cti.gov.br

Antonio L. Pacheco Rotondaro

tel: (19) 3746-6195

e-mail: antonio.rotondaro@cti.gov.br

Obrigado

Perguntas?

Agradecimentos