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O ESTADO DA ARTE DA MINIATURIZAÇÃO DE CIRCUITOSINTEGRADOS

Doyon PaimUNIPLAC – Universidade do Planalto Catarinense

 doyon.paim@gmail.com

Resumo

Este artigo relata a arte da miniaturização de circuitos integrados, em como suaevolução ao longo dos anos e o !ue isso im"lica no avanço da eletr#nica$ %o&e circuitosintegrados ou microc'i"s, estão "resentes em tudo( eletroeletr#nicos, eletrodom)sticos,autom*veis, sat)lites, entre outros$ +udo começou com a ideia de &untar com"onentes e 'o&econtamos com microc'i"s tão "e!uenos e tão "oderosos$ avanço dos circuitos integrados

 "ode ser -acilmente notado na evolução dos com"utadores, a "artir do momento !ue os CIs.Circuitos Integrados/ -oram utilizados seu taman'o diminuiu muito e 'o&e "odemos ter umcom"utador na "alma da mão$

Doyon Paim, cursando 0ac'arelado em Engen'aria El)trica UNIPLAC 1 Universidade do Planalto Catarinense$Assistente de Pro&etos 234 Ind5stria 6u7mica, envolvido com a im"lantação de "ro&etos na 8rea de engen'ariaindustrial$ E1mail( doyon$"aim9m:v$com

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Palavras c'ave( Circuitos Integrados, C'i", 2iniaturização$

1. INTRODUÇÃO

Circuito integrado ) um circuito el)trico miniaturizado com"osto "or dis"ositivos

semicondutores .transistores, diodos, resist;ncias, condensadores/, e -oi inventado "ela

necessidade de reduzir os com"onentes, -acilitar a -aricação e redução de custos$ "rimeiro

circuito integrado -oi inventado "or <ac= >ily em ?@B e a "artir dai a miniaturização de

circuitos integrados cresceu de tal -orma !ue 'o&e se encontra no cam"o da nanotecnologia$

2. BREVE HISTÓRICO

A "rinci"al necessidade de se ter um circuito integrado era reduzir o taman'o de seus

com"onentes e -ia1los mais "r*imos$ >ily "ro&etou o "rimeiro circuito integrado e o testou

em laorat*rio em setemro de ?@B$

In contrast to t'e a""roac'es to miniaturization t'at 'ave een made in t'e "ast, t'e

 "resent invention 'as resulted -rom a ne: and totally di--erent conce"t -or miniaturization$

.>IL0F, ?@@/$

Em "aralelo Goert Noyce tam)m traal'ava no desenvolvimento de um circuito

integrado, com o&etos de o-erecer mel'or estrutura "ara -azer as coneHes el)tricas "ara as

diversas regiHes de semicondutores, -azer estruturas de circuitos unit8rios mais com"actos e

de -acil -aricação em taman'os menores do !ue era vi8vel na )"oca e "ara -acilitar a inclusão

de in5meros dis"ositivos semicondutores dentro de um 5nico cor"o de material$ .NFCE,

?@?/

Goert Noyce tam)m ) res"ons8vel "ela criação do micros'i" e co-undador da Intel

Cor"oration$

A "artir do momento !ue os CIs -oram descoertos, a com"utação deu um salto enorme$

Eles -izeram com !ue uma "laca armazenasse v8rios circuitos e ela se comunicava com

'ard:ares distintos ao mesmo tem"o, resultando em ma!uinas mais ra"idas e com maior 

-uncionalidade$

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Figura 1 - Painel de Controle do IBM 360, que já utilizava CI. (Fonte: Tecmundo)

A partir de 1970 os CIs foram ficando ainda mais integrados e menores, o que

permitiu o desenvolvimento dos microprocessadores. Com isso os computadores ficaramainda menores e mais acessí veis.

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Figura 2 - Altair 8800, Computador com CI mais avançado e processador Intel (Fonte:

Tecmundo)

A partir dai os CIs só avançaram, os microprocessadores e chips ficavam cada vez menores e

com um numero de componentes maiores. Hoje já falamos em nanoprocessadores, em 2005

foi publicado um artigo sobre o projeto de desenvolvimento de um nanoprocessador por

J'ami= Das e em K?M %:an Jung C'oe iniciou um artigo sore uma nova ar!uitetura denano"rocessadores$

“The excitement that surrounds the field of molecular electronics is premised, to a

great extent, upon the prospect that soon we may be able to design, fabricate, and demonstrate

an entire, ultra-dense electronic computer that is integrated on the molecular scale. In fact,

development of such nanoelectronic computer systems already is underway. Despite

significant challenges, this ef- fort is likely to produce functioning prototype nanomemories

and nanoproces- sors within a few years”.(DAS, 2005).

3. CIRCUITOS INTEGRADOS

As -iguras aaio mostram como -unciona um CI e !uais são seus "rinci"ais com"onentes$

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Figura 3 - Como funciona um CI. (Fonte: Tecmundo)

Figura 4 - Os principais componentes de um CI (Fonte: Tecmundo)

A função de um CI é executar funções que um único componente não pode fazer,

como por exemplo: temporizador, oscilador, amplificador, controlador e outras. Abaixo segue

uma imagem da parte de baixo de um CI atual.

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Figura 5 - Fonte da imagem: Reprodução/Wikimedia Commons

4. EVOLUÇÃO DOS CIRCUITOS INTEGRADOS

Com o "assar da evolução da miniaturização de circuitos integrados -oram criadas escalas "ara di-erenciar os CIs$

4.1 SSI (Small Scale Integration)

Integração em "e!uena escala( Jão os CIs com menos com"onentes$ Podem dis"or de at)? dis"ositivos "or c'i" oram os "rimeiros circuitos integrados a serem desenvolvidos$ +evegrande im"ortOncia em "ro&etos aeroes"aciais como o m7ssil 2inuteman e o "ro&eto A"ollo$

 No !ue se -ala a "rodutos de consumo, eles estava "resentes rece"tores de +4$

4.2 MSI (Medium Scale Integration)

Integração em m)dia escala( Corres"onde aos CIs de ? a ?$ com"onentes "or c'i".estes circuitos incluem descodi-icadores, contadores, etc$/$ Começaram a ser "roduzidos no-inal da d)cada de ?@ e custavam um "ouco mais do !ue os JJI "orem "ermitiam criar sistemas mais com"leos em "lacas menores$

4.3 LSI (Large Scale Integration)

Integração em grande escala( Cont)m de ?$ at) ?$ dis"ositivos "or c'i"$ Pelosmesmos motivos citados acima !ue levaram a "rodução do 2JI o LJI surgiu$ C'i"s decalculadora e os "rimeiros micro"rocessadores tin'am cerca de $ transistores$

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4erdadeiros circuitos LJI, a"roimando1se ?$ transistores, começaram a ser "roduzidos "or volta de ?@Q, "ara com"utadores e micro"rocessadores de segunda geração$

4.4 VLSI (Very Large Scale Integration)

Integração em muito larga escala( R o gru"o de CI com um n5mero de com"onentes a "artir de ?$ dis"ositivos "or c'i"$ Jão utilizados na -aricação de micro"rocessadores$Em ?@B, -oram introduzidos os "rimeiros c'i"s de um megait de mem*ria GA2, !uecontin'a mais de um mil'ão de transistores$ s micro"rocessadores "assaram a marca de ummil'ão de transistores em ?@B@ e a marca de um il'ão de transistores em K$ A tend;nciacontinua em grande "arte sem esmorecer, com c'i"s introduzidos em KQ, contendo dezenasde il'Hes de transistores$

5. CLASSIFICAÇÃO DOS CIRCUITOS INTEGRADOS

s circuitos integrados "odem ser classi-icados em anal*gico, digital e misto .anal*gico edigital no mesmo c'i"/$

CIs digitais "odem conter de um a um mil'ão de "ortas l*gicas, -li"1-lo"s,multi"leadores e outros circuitos em alguns mil7metros !uadrados$ taman'o destescircuitos "ermite alta velocidade, aia dissi"ação de energia e aio custo$ Estes CIs estãoem micro"rocessadores e microcontroladores, traal'am usando matem8tica in8ria "ara

 "rocessar sinais de SumS e SzeroS$CIs anal*gicos, como sensores, circuitos de gerenciamento de energia, e am"li-icadores

o"eracionais, traal'am "rocessando sinais cont7nuos$ Eles eecutam -unçHes comoam"li-icação, -iltragem ativa, demodulação, e mistura$CIs tam)m "odem cominar circuitos anal*gicos e digitais em um 5nico c'i" "ara criar 

-unçHes, tais como conversores A T D e conversores D T A$

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CNCLUJ

Em virtude dos itens aordados vimos !ue os CIs surgiram a "artir de umanecessidade e revolucionaram a tecnologia de -orma imensa$ Desde as invençHes de <ac= >ily e Goert Noyce os circuitos integrados -oram sendo a"er-eiçoados ao longo dos anos erevolucionando toda a "arte de 'ard:are de circuitos el)tricos, como o eem"lo citado doavanço dos com"utadores, !ue com a c'egada dos CIs -oi diminuindo cada vez mais o !uesomado com os avanços em "aralelo de so-t:are resultou nos com"utadores "essoais !uetemos 'o&e em dia$ +am)m ) "oss7vel notar !ue desde sua descoerta a escala dos CIs -oia"enas aumentando e seu taman'o diminuindo, tanto !ue atualmente &8 eistem "es!uisas denano"rocessadores, !ue utilizaram CI menores do !ue os atuais$ ica em aerto se estamosc'egando a um limite com uso na nanotecnologia ou se teremos CIs menores ainda$

Referencias

A 'ist*ria dos com"utadores e da com"utação 1 +ecmundo$ Dis"on7vel em(V'tt"(TT:::$tecmundo$com$rTtecnologia1da1in-ormacaoT?@Q1a1'istoria1dos1com"utadores1e1da1com"utacao$'tmW Acesso em ?K &ul K?$

XC'oe, %:an Jung$ S2odulated Nano:ire Jtructures -or E"loring Ne: Nano"rocessor Arc'itectures and A""roac'es to 0iosensing$S .K?M/$

Circuito integrado – 3i=i")dia, a enciclo")dia livre$ Dis"on7vel em(V'tt"(TT"t$:i=i"edia$orgT:i=iTCircuitoYintegradoW Acesso em Q &ul K?$

Como -unciona um circuito integradoZ [ilustração\ 1 +ecmundo$ Dis"on7vel em(V'tt"(TT:::$tecmundo$com$rTeletronicaT@1como1-unciona1um1circuito1integrado1ilustracao1$'tmW Acesso em @ &ul K?$

Das, J'ami=, et al$ SArc'itectures and simulations -or nano"rocessor systems integrated ont'e molecular scale$S Introducing 2olecular Electronics$ J"ringer 0erlin %eidelerg, K$Q@1?K$

Integrated circuit 1 3i=i"edia, t'e -ree encyclo"edia$ Dis"on7vel em(V'tt"(TTen$:i=i"edia$orgT:i=iTIntegratedYcircuitW Acesso em ? &ul K?$

>ily, <ac= J$ SInvention o- t'e Integrated Circuit$S IEEE +GANJAC+INJ N

ELEC+GN DE4ICEJ KM$Q .?@Q/$>ily, <ac= J$ S2iniaturized electronic circuits$S U$J$ Patent No$ M,?MB,QM$ KM <un$ ?@$

 Noyce, Goert N$ SJemiconductor device1and1lead structure$S U$J$ Patent No$ K,@B?,BQQ$ KA"r$ ?@?$

Goert Noyce – 3i=i")dia, a enciclo")dia livre$ Dis"on7vel em(V'tt"(TT"t$:i=i"edia$orgT:i=iTGoertYNoyceW Acesso em Q &ul K?$

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*Esta referencia não consegui visualizar o artigo, apenas o Abstract. Segue link pelo qual

encontrei o referido artigo: http://dash.harvard.edu/handle/1/11158237. Acesso em 12 jul

2014.