Transcript prof. dr. Janez Trontelj

LMFE
Načrtovanje vezij ASIC za
avtomobilsko elektroniko
Laboratorij za mikroelektroniko
Prof. dr. Janez Trontelj
Email: [email protected]
Tržaška 25, 1000 Ljubljana, Slovenia
Tel.: 01/4768 335
Fax.: 01/4264 644
1
LMFE
2
LMFE
Vsebina
• Predstavitev LMFE
– Zgodovina
– Osebje
– Oprema
• Predstavitev nekaterih projektov za avtomobilsko
industrijo
• Zaključek
3
LMFE
Kratka zgodovina
Laboratorija za mikroelektroniko
• Začetki načrtovanja integriranih vezji segajo v leto 1972
• Ustanovitelj laboratorija je bil prof. Trontelj
• V letu 1985 je bila vzpostavljena 2um CMOS tehnologija
• Ustanovitev lastne Katedre za Mikroelektronske tehnologije
• Prisotni in aktivni že od samega začetka razvoja mikroelektronike
doma in po svetu
• Izobraževanje v “silicon valley” ZDA
4
LMFE
Področja delovanje LMFE
• Izobraževanje bodočih inženirk in inženirjev elektrotehnike predmetnik na UL-FE
• Aktivni na področju analognih, digitalnih in “mixed-signal”
načrtovanju ASIC vezji
• Specializirana na področju načrtovanja in izdelave integriranih
senzorjev – MEMS senzorji (micro-electro-mechanical system)
• Razvoj lastnih načrtovalskih orodji
• Obvladovanje postopkov od ideje, načrtovanja, prototipa do končne
industrializacije integriranega mikrosistema
5
LMFE
Področja raziskav LMFE
•
Načrtovanje integriranih sistemov v CMOS in BiCMOS tehnologijah
•
Načrtovanje integriranih vezji za področje telekomunikacij
•
Načrtovanje in razvoj integriranih vezji in mikrosistemov za precizno
merjenje električnega toka, merjenje pozicije kota, linearnih pomikov
in pospeška
•
Raziskave in razvoj integriranih sistemov za “automotive” industrijo
•
Razvoj metodologij and načrtovalskih orodji za analogne in analognodigitalne integrirane sisteme
•
Raziskave na področju uporabe MEMS senzorjev (THz vid, detekcija
nevarnih substanc, …)
6
LMFE
Človeški viri LMFE
• Jedro LMFE predstavlja visoko izobražen, usposobljenih in kreativen kader z
dolgoletnimi izkušnjami
• Člani LMFE so tudi člani nekaterih uglednih mednarodnih in domačih
znanstvenih in strokovnih združenj
Razvojno-raziskovalni kader
 11 doktorjev znanosti z dolgoletnimi izkušnjami
 1 magister znanosti
 6 inženirjev
 7 strokovnih sodelavcev
 strokovni sodelavci iz industrije
7
LMFE
Znanje in potencial LMFE
• Veliko število lastnih IP
• Slovenski in mednarodni patenti
• Znanstveni članki in prispevki
• Monografske publikacije
• Dolgoletno uspešno sodelovanje s slovenskimi in tujimi industrijskimi
partnerji
• Dostop in uporaba najnovejših tehnologij (“state-of-the-art”)
• Ustanovitev dveh “spin-off” podjetji
8
LMFE
Znanje in storitve LMFE
Z dolgoletnimi izkušnjami na področju načrtovanja integriranih
mikroeletronskih sistemov Laboratorij za Mikroelektroniko obvladuje vse
korake in postopke od idejne zasnove do končnega izdelka masovne
produkcije.
LMFE ima bogate izkušnje iz načrtovanja integriranih vezji in
mikrosistemov (ASIC) za področja uporabe v:
• telekomunikacijah sistemih,
• industrijskih sistemih in v
• AVTOMOBILSKIH APLIKACIJAH.
9
LMFE
Znanje in storitve LMFE – oprema (1)
• Lastno procesiranje CMOS 2um – dva sloja metalnih povezav
10
LMFE
Znanje in storitve LMFE – oprema (2)
• Priprava prototipnih vzorcev
Montaža integrirana vezja v
ohišja ali na primeren substrat
Žično povezovanje (“Au ball
and Al wedge bonding”)
Razrez silicijevih rezin na posamezna
integrirana vezja - IC
11
LMFE
Znanje in storitve LMFE – oprema (3)
• Test center za silicijeve rezine (wafer-sort and final test)
• Preizkusi (električni, termični, ESD, …)
• Validacija
12
LMFE
Nekaj izbranih načrtanih integriranih vezji v LMFE
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Integrirano polje optičnih senzorjev
Giroskop
Vezje za merjenje kontne hitrosti avtomobilskega krmila
Merilnik kota - nadzor varnostnega pasu
Vezje za sprožitev in nadzor varnostne blazine
Precizni merilnik toka in napetosti
Precizni optični senzor
Vezje za EPS sistem
…
…
13
LMFE
Proizvajalci in tehnologije katere uporablja LFME
• Proizvajalci IC:
– LMFE
– TSMC
– STM
– X-fab
– AMS
• Tehnologije IC:
– 0.8um
– 0.35um
– 0.25um
– 120nm
– 65nm
14
LMFE
Integrirano polje optični senzorjev
Resolucija: 40 točk na periodo
Tehnologija: 2m CMOS, dva metala (LMFE)
15
LMFE
Giroskop
Integrirani giroskop
Lastnosti:
Območje ±300 [º/s]
Šum 0.11 [º/s] @ BW = 25Hz
Tehnologija: ASIC: BCD 0.35um; Senzor: MEMS 5um
16
LMFE
Giroskop
17
LMFE
VOLAN- Steering Wheel – Power Assist System
Integrirano vezje za merjenje kotne hitrosti volanskega obroča za podporo
pri servo-volanu
Merjenje kapacitivnosti senzorja z resolucijo 10fF
Max. kotna hitrost: 1000 stopinj na sekundo
18
LMFE
Merjenje kota - SoC
”Seat-belt tension system”
Tehnologija : 0,35um CMOS
Natančnost : 3,75°
Max. vrtilna hitrost: 150 000°/sec
Ohišje: SOIC 8
19
LMFE
“Seat-belt tension system”
20
LMFE
“Seat-belt tension system”
21
LMFE
ACC
Mikrosistem za nadzor sproženja zračne blazine na osnovi merjenja pospeška
Resolucija: 0.1g
Območje: 100g
Resolucija merjenja kapacitivnosti: 3fF
Proces: 0.8m CMOS
22
LMFE
ISS - ASIC za merjenje napetosti in toka
Res=16bit @ BW = 10Hz, 14bit @ BW = 1kHz
točnost < 0,1μV
Input referred noise: 35nV/√Hz
Tehnologija: 0.35 um CMOS
23
LMFE
EPS sistem
Krmilnik za nadzor in pomoč obračanja krmila v vozilu
Procesiranje električnih signalov, močnostno krmiljenje in
varnostne funkcije ( fail-safe)
25
LMFE
EPS sistem
26
LMFE
Zaključek
• LMFE ima bogate izkušnje na področju avtomobilske
elektronike
• V LMFE je veliko sistemsko znanje (za uspešno zaključen
projekt je potrebno poznati značilnosti sistema)
• LMFE sodeluje pri karakterizaciji in prenosu v
proizvodnjo
27
LMFE
Hvala za pozornost!
28