Eletrônica

Técnica filma picos de corrente no interior dos chips

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/09/2005

Os carros modernos já estão repletos de chips e microcontroladores, usados para comandar o funcionamento de quase tudo, dos espelhos retrovisores ao sistema de combustão do motor. E o movimento atual da indústria é no sentido de aumentar ainda mais os controles eletrônicos, em busca de maior conforto e segurança para o motorista. De quebra, os engenheiros querem fazer isto diminuindo o número de chips embarcados.

O grande inconveniente de incluir um número cada vez maior de funções em um mesmo chip é o aumento do custo de projeto e de fabricação desses chips. Mas não é só isso.

Carros são um lugar complicado para os chips. Os delicados componentes eletrônicos ficam cercados por inúmeros motores elétricos e bobinas de alta voltagem, sempre inserindo picos de tensão na rede elétrica. Sem contar os solavancos e as elevadas temperaturas.

Os pulsos de corrente são particularmente danosos. Embora de curtíssima duração, eles causam uma elevação de temperatura no interior do chip que pode danificá-lo, parcial ou totalmente. A temperatura pode atingir 1.000º C durante algumas centenas de nanosegundos, em pontos específicos do chip.

Agora um grupo de pesquisadores europeus, trabalhando conjuntamente no projeto DEMAND ("integrated DEsign Methodology for enhANced Device robustness") descobriu uma forma de acompanhar detalhadamente esses picos de energia, prevendo inclusive os danos que eles poderão causar.

"Esse stress pode ocorrer tanto quando o veículo está em funcionamento, quanto no momento de sua fabricação," explica Dionyz Pogany, um dos cientistas do grupo.

Os maiores problemas ocorrem tipicamente durante o ligar e desligar de diferentes equipamentos elétricos e relés, ou mesmo durante uma descarga eletrostática, naqueles momentos em que a pessoa desce do carro e leva um pequeno choque ao tocar na lataria.

Para lidar com o problema, os cientistas desenvolveram duas ferramentas: a primeira é um simulador, no qual eles prevêem os impactos dos transientes e picos de tensão sobre os delicados circuitos do chip. A segunda ferramenta é um instrumento de verificação em tempo real do que realmente acontece no interior do chip, à medida em que ele recebe a descarga indesejada.

A ferramenta prática permitiu que os cientistas validassem seu simulador, que poderá ser agora utilizado com total confiabilidade, além de permitir uma diminuição nos custos do projeto do chip, a etapa mais cara do desenvolvimento e que inibe grande parte dos esforços de maior integração. "O resultado é um projeto mais aprimorado, com menos protótipos em silício real," diz Pogany.

A ferramenta de medição, batizada de TIM ("Transient Interferometric Mapping": mapeamento interferométrico de transientes), utiliza interferometria de infravermelho para mostrar exatamente o que está acontecendo no interior do chip quando ele recebe altas correntes. Esta é a primeira vez que os cientistas conseguem detectar experimentalmente os filamentos de corrente em movimento, à medida em que eles ocorrem.

A interferometria é uma técnica largamente utilizada pela ciência. Ela utiliza ondas - de luz ou de som - de dois dispositivos diferentes, direcionadas para o mesmo alvo - o objeto a ser analisado. Quando estas ondas atingem o alvo, elas sofrem a interferência do próprio objeto, e umas das outras. Equipamentos de recepção captam as ondas refletidas e medem o nível de interferência que elas receberam.

O resultado é um registro detalhado, não invasivo e não destrutivo do que realmente está acontecendo no interior do chip. Com a nova ferramenta, os pesquisadores agora são capazes de precisar os problemas ocorridos e quais são as medidas que podem ser tomadas para que o chip possa ser construído de forma mais robusta.

Os cientistas já disponibilizaram as novas ferramentas para a indústria e estão planejando a criação de uma empresa para comercializá-las em larga escala.