Orientador : Peter Jurgen Tatsch / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-16T00:33:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diniz_JoseAlexandre_M.pdf: 4713261 bytes, checksum: 7d38143bb153f6e0355b010c762e20db (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: O principal trabalho desenvolvido foi o projeto, construçao e teste de um forno ( sistema) de processamento térmico rápido ( RTP - RAPID THERMAL PROCESSING), para a utilização em processos de fabricação de circuitos integrados. Como fonte radiante de aquecimento, utilizou-se um conjunto de 11 lâmpadas de tungstênio-halogênio (halógenas) de 1500W/220V, totalizando 16500W de potência. Os capitulos destà dissertação apresentam: no primeiro, o objetivo do trabalho, a motivação para executá-lo, as aplicações e as comparações entre os fornos convencionais e os sistemas RTP. No segundo, os sistemas RTP, com os diferentes tipos de fontes radiantes de calor, os métodos ( termopares e pirômetros ópticos ) para a medição da temperatura dos substratos em processamento térmico rápido e uma análise geral sobre a uniformidade aquecimento nos sistemas. No terceiro, o projeto e montagem de da parte mecânica do forno de RTP, a parte elétrica do equipamento, com uma análise geral do controlador de potência das lâmpadas halógenas. No quarto, o teste e caracterização do forno desenvolvido. No quinto, uma aplicação em processos de fabricação, do tipo recozimento térmico rápido ( RTA RAPID THERMAL ANNEALING ) a baixas temperaturas. No sexto e último as conclusões gerais, as melhorias e os trabalhos futuros sugeridos / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Antonio Celso Fonseca de Arruda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T19:40:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarioCesarda_M.pdf: 2669735 bytes, checksum: 44f3b313a1ea1627df138c52c58745df (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: Foi projetado e construído um forno para o puxamento de monocristais de silício de até 5cm de diâmetro e 1,5kg. Trata-se de um equipamento composto por cinco sistemas básicos, a saber: de aquecimento, de acionamento, de refrigeração, de atmosfera inerte e de forno. Os critérios de projeto foram baseados em recentes trabalhos sobre os parâmetros do processo Czochralski. Este trabalho propiciou a avaliação do mercado nacional de bens e serviços para a fabricação de um equipamento Czochralski e a formação de recursos humanos na área de insumos materiais para a microeletrônica. O capítulo 1, de introdução, situa a importância e justificação deste trabalho. No segundo capítulo são relatados os diversos métodos de obtenção de cristais, bem como os aspectos básicos da teoria do processo Czochralski. O terceiro capítulo, com base no seu precedente, trata dos requisitos básicos de um equipamento Czochralski, e da metodologia empregada no seu projeto, e na sua construção. O quarto capítulo é reservada a apresentação do equipamento construído. No capítulo 5 são relatadas e comentadas as conclusões concernentes ao equipamento construído e ao processo de crescimento de cristais apreendido. / Abstract: A 5cm diameter and 1.5kg silicon single crystal pulling capable furnace was designed and constructed. The equipment is composed by five basic systems. These systems are heating, seed driving, water cooled refrigeration, inert atmosphere and furnace. The design criteria are based on recent papers about Czochralski process parameters. This work made possible the valuation of the Brazilian market's commodities and services in order to construct a Czochralski equipment and it made possible the formation of human resources in materials related on microelectronics. The first chapter justifies the importance of this work. The various obtention crystal methods and the Czochralski process theory are showed in second chapter. The third chapter treats on the basic requirements of a Czochralski equipment, based on second chapter, and it treats on design and construction methodology used. At the fourth chapter is reserved the constructed equipment apresentation. The conclusions about the constructed equipment and the crystal growing process apprehension are presented on the fifth chapter. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto dos Reis Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-19T05:31:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_IvoCarvalho_M.pdf: 4809628 bytes, checksum: 2120daf88d0e752518933c3b06907ef2 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Neste trabalho são apresentados os resultados do desenvolvimento de um transmissor de sinais de rádio para operar em 72 MHz, modo ASK-binário, tendo em vista aplicações em sensoriamento remoto. As características do transmissor resultaram de um estudo preliminar onde foram avaliados fatores como: a) regulamento estabelecido por órgãos oficiais que controlam o sistema de Radiodifusão no Brasil; b) problemas de consumo de energia ¿ baterias; c) confiabilidade do método de transmissão adotada. Para descrever o projeto e funcionamento do transmissor, foram abordados, no texto, os estágios que o constituem. Inicialmente é enfocado o oscilador a cristal; a seguir, o circuito modulador que implementa o modo ASK-binário. O terceiro estágio descrito corresponde ao amplificador de potência e finalmente, o acoplamento deste com a antena. Resultados experimentais, incluindo formas de ondas e medidas ilustram a conclusão do projeto / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

O consumo de energia tem sido uma variável cada vez mais importante nos projetos de implementação de microprocessadores nas últimas décadas. A arquitetura VLIW é um exemplo representativo desta tendência, devido ao seu design simples e desempenho competitivo, resultado da exploração do paralelismo entre instruções (ILP) em tempo de compilação. Neste trabalho, é realizada uma análise da economia de energia obtida através da adaptação da microarquitetura dos processadores VLIW de acordo com as diferentes fases dos programas executados. Primeiramente, o potencial de otimização é abordado, através da execução de um grupo de benchmarks no processador configurável ρ-vex, e estudando o impacto da largura do processador (i.e.: número de issues) na performance, consumo de energia, e área. A partir desta informação, um experimento levando em conta o caso ótimo (usando um oráculo) foi realizado com o objetivo de variar dinamicamente a largura do processador de acordo com a fase do programa, considerando duas granularidades diferentes. A economia de energia usando este tipo de adaptação pode ser de até 81,5% comparado com uma versão estática do mesmo processador executando o grupo de benchmarks MiBench. Com base nestes resultados, duas técnicas de power gating nas unidades funcionais são propostas. A primeira é baseada em lógica adicional, inserida no processador, para controlar os circuitos de power gating associados com cada unidade funcional. Mostra-se que estas unidades podem ser desabilitadas em até 63% do tempo de execução para os multiplicadores e 30% para as ALUs, com um custo em performance de 13%, em média. A segunda técnica proposta propõe uma técnica para ser usada em conjunto com o compilador para aplicar power gating nas unidades funcionais, assim como nos blocos do banco de registradores. Esta operação é realizada inserindo instruções específicas em tempo de compilação, tendo em conta a análise das probabilidades de instruções de saltos e informação dos blocos básicos, obtidos através de instrumentação de código. Utilizando este tipo de estratégia, é possível economizar até 20% em energia com perda marginal de desempenho. / The development of energy efficient hardware has been a trend in microprocessor design for the last two decades. VLIW processors are a representative example, since they have a simpler design and competitive performance, due to their static ILP exploitation. In this work, we study the energy savings that could be obtained by adapting such microarchitecture according to the current program phase. First we analyze the potential of optimization, by executing a set of benchmarks on the ρ-vex configurable softcore VLIW processor, and by modifying the number of issues. With this data in hand, we develop an oracle experiment to dynamically vary the issue width of the processor according to the phase behavior, considering two different phase granularities. The potential energy savings using this policy could be as high as 81.5% when compared with the static version, executing the MiBench set. Taking into account this information, two techniques for power gating the functional units are proposed. The first approach is based on additional hardware logic to control the power gating circuitry of each Functional Unit. Our results show that these units can be put to sleep on average 63% of the execution cycles for the multipliers and 30% for the ALUs, at a performance loss of 13%. The second approach handles intelligent use of the compiler for power gating the Functional Units as well as blocks of the Register File. We do so by inserting customized instructions at compile time, based on the analysis that involves probabilities of conditional branches and basic block information obtained via dynamic profiling. By using this technique, it is possible to save up of 20% in the total energy consumption with marginal losses in performance.

O consumo de energia tem sido uma variável cada vez mais importante nos projetos de implementação de microprocessadores nas últimas décadas. A arquitetura VLIW é um exemplo representativo desta tendência, devido ao seu design simples e desempenho competitivo, resultado da exploração do paralelismo entre instruções (ILP) em tempo de compilação. Neste trabalho, é realizada uma análise da economia de energia obtida através da adaptação da microarquitetura dos processadores VLIW de acordo com as diferentes fases dos programas executados. Primeiramente, o potencial de otimização é abordado, através da execução de um grupo de benchmarks no processador configurável ρ-vex, e estudando o impacto da largura do processador (i.e.: número de issues) na performance, consumo de energia, e área. A partir desta informação, um experimento levando em conta o caso ótimo (usando um oráculo) foi realizado com o objetivo de variar dinamicamente a largura do processador de acordo com a fase do programa, considerando duas granularidades diferentes. A economia de energia usando este tipo de adaptação pode ser de até 81,5% comparado com uma versão estática do mesmo processador executando o grupo de benchmarks MiBench. Com base nestes resultados, duas técnicas de power gating nas unidades funcionais são propostas. A primeira é baseada em lógica adicional, inserida no processador, para controlar os circuitos de power gating associados com cada unidade funcional. Mostra-se que estas unidades podem ser desabilitadas em até 63% do tempo de execução para os multiplicadores e 30% para as ALUs, com um custo em performance de 13%, em média. A segunda técnica proposta propõe uma técnica para ser usada em conjunto com o compilador para aplicar power gating nas unidades funcionais, assim como nos blocos do banco de registradores. Esta operação é realizada inserindo instruções específicas em tempo de compilação, tendo em conta a análise das probabilidades de instruções de saltos e informação dos blocos básicos, obtidos através de instrumentação de código. Utilizando este tipo de estratégia, é possível economizar até 20% em energia com perda marginal de desempenho. / The development of energy efficient hardware has been a trend in microprocessor design for the last two decades. VLIW processors are a representative example, since they have a simpler design and competitive performance, due to their static ILP exploitation. In this work, we study the energy savings that could be obtained by adapting such microarchitecture according to the current program phase. First we analyze the potential of optimization, by executing a set of benchmarks on the ρ-vex configurable softcore VLIW processor, and by modifying the number of issues. With this data in hand, we develop an oracle experiment to dynamically vary the issue width of the processor according to the phase behavior, considering two different phase granularities. The potential energy savings using this policy could be as high as 81.5% when compared with the static version, executing the MiBench set. Taking into account this information, two techniques for power gating the functional units are proposed. The first approach is based on additional hardware logic to control the power gating circuitry of each Functional Unit. Our results show that these units can be put to sleep on average 63% of the execution cycles for the multipliers and 30% for the ALUs, at a performance loss of 13%. The second approach handles intelligent use of the compiler for power gating the Functional Units as well as blocks of the Register File. We do so by inserting customized instructions at compile time, based on the analysis that involves probabilities of conditional branches and basic block information obtained via dynamic profiling. By using this technique, it is possible to save up of 20% in the total energy consumption with marginal losses in performance.

O consumo de energia tem sido uma variável cada vez mais importante nos projetos de implementação de microprocessadores nas últimas décadas. A arquitetura VLIW é um exemplo representativo desta tendência, devido ao seu design simples e desempenho competitivo, resultado da exploração do paralelismo entre instruções (ILP) em tempo de compilação. Neste trabalho, é realizada uma análise da economia de energia obtida através da adaptação da microarquitetura dos processadores VLIW de acordo com as diferentes fases dos programas executados. Primeiramente, o potencial de otimização é abordado, através da execução de um grupo de benchmarks no processador configurável ρ-vex, e estudando o impacto da largura do processador (i.e.: número de issues) na performance, consumo de energia, e área. A partir desta informação, um experimento levando em conta o caso ótimo (usando um oráculo) foi realizado com o objetivo de variar dinamicamente a largura do processador de acordo com a fase do programa, considerando duas granularidades diferentes. A economia de energia usando este tipo de adaptação pode ser de até 81,5% comparado com uma versão estática do mesmo processador executando o grupo de benchmarks MiBench. Com base nestes resultados, duas técnicas de power gating nas unidades funcionais são propostas. A primeira é baseada em lógica adicional, inserida no processador, para controlar os circuitos de power gating associados com cada unidade funcional. Mostra-se que estas unidades podem ser desabilitadas em até 63% do tempo de execução para os multiplicadores e 30% para as ALUs, com um custo em performance de 13%, em média. A segunda técnica proposta propõe uma técnica para ser usada em conjunto com o compilador para aplicar power gating nas unidades funcionais, assim como nos blocos do banco de registradores. Esta operação é realizada inserindo instruções específicas em tempo de compilação, tendo em conta a análise das probabilidades de instruções de saltos e informação dos blocos básicos, obtidos através de instrumentação de código. Utilizando este tipo de estratégia, é possível economizar até 20% em energia com perda marginal de desempenho. / The development of energy efficient hardware has been a trend in microprocessor design for the last two decades. VLIW processors are a representative example, since they have a simpler design and competitive performance, due to their static ILP exploitation. In this work, we study the energy savings that could be obtained by adapting such microarchitecture according to the current program phase. First we analyze the potential of optimization, by executing a set of benchmarks on the ρ-vex configurable softcore VLIW processor, and by modifying the number of issues. With this data in hand, we develop an oracle experiment to dynamically vary the issue width of the processor according to the phase behavior, considering two different phase granularities. The potential energy savings using this policy could be as high as 81.5% when compared with the static version, executing the MiBench set. Taking into account this information, two techniques for power gating the functional units are proposed. The first approach is based on additional hardware logic to control the power gating circuitry of each Functional Unit. Our results show that these units can be put to sleep on average 63% of the execution cycles for the multipliers and 30% for the ALUs, at a performance loss of 13%. The second approach handles intelligent use of the compiler for power gating the Functional Units as well as blocks of the Register File. We do so by inserting customized instructions at compile time, based on the analysis that involves probabilities of conditional branches and basic block information obtained via dynamic profiling. By using this technique, it is possible to save up of 20% in the total energy consumption with marginal losses in performance.

Este trabalho tem como foco a aplicação de técnicas de otimização de potência no alto nível de abstração para circuitos CMOS, e em particular no nível arquitetural e de transferência de registrados (Register Transfer Leve - RTL). Diferentes arquiteturas para projetos especificos de algorítmos de filtros FIR e transformada rápida de Fourier (FFT) são implementadas e comparadas. O objetivo é estabelecer uma metodologia de projeto para baixa potência neste nível de abstração. As técnicas de redução de potência abordadas tem por obetivo a redução da atividade de chaveamento através das técnicas de exploração arquitetural e codificação de dados. Um dos métodos de baixa potência que tem sido largamente utilizado é a codificação de dados para a redução da atividade de chaveamento em barramentos. Em nosso trabalho, é investigado o processo de codificação dos sinais para a obtenção de módulos aritméticos eficientes em termos de potência que operam diretamente com esses códigos. O objetivo não consiste somente na redução da atividade de chavemanto nos barramentos de dados mas também a minimização da complexidade da lógica combinacional dos módulos. Nos algorítmos de filtros FIR e FFT, a representação dos números em complemento de 2 é a forma mais utilizada para codificação de operandos com sinal. Neste trabalho, apresenta-se uma nova arquitetura para operações com sinal que mantém a mesma regularidade um multiplicador array convencional. Essa arquitetura pode operar com números na base 2m, o que permite a redução do número de linhas de produtos parciais, tendo-se desta forma, ganhos significativos em desempenho e redução de potência. A estratégia proposta apresenta resultados significativamente melhores em relação ao estado da arte. A flexibilidade da arquitetura proposta permite a construção de multiplicadores com diferentes valores de m. Dada a natureza dos algoritmos de filtro FIR e FFT, que envolvem o produto de dados por apropriados coeficientes, procura-se explorar o ordenamento ótimo destes coeficientes nos sentido de minimizar o consumo de potência das arquiteturas implementadas.

Este trabalho apresenta a proposta de um editor de diagramas hierárquico e colaborativo. Este editor tem por objetivo permitir a especificação colaborativa de circuitos através de representações gráficas. O Blade (Block And Diagram Editor), como foi chamado, permite especificações em nível lógico, usando esquemas lógicos simples, bem como esquemas hierárquicos. Ao final da montagem do circuito, a ferramenta gera uma descrição textual do sistema num formato netlist padrão. A fim de permitir especificações em diferentes níveis de abstração, o editor deve ser estendido a outras formas de diagramas, portanto seu modelo de dados deve ter flexibilidade a fim de facilitar futuras extensões. O Blade foi implementado em Java para ser inserido no Cave, um ambiente distribuído de apoio ao projeto de circuitos integrados, através do qual a ferramenta pode ser invocada e acessada remotamente. O Cave disponibiliza um serviço de colaboração que foi incorporado na ferramenta e através do qual o editor suporta o trabalho cooperativo, permitindo que os projetistas compartilhem dados de projeto, troquem mensagens de texto e, de forma colaborativa, construam uma representação gráfica do sistema. Objetivando fundamentar a proposta da nova ferramenta, é apresentado um estudo sobre ferramentas gráficas para especificação de sistemas, mais especificamente sobre editores de esquemáticos. A partir dessa revisão, do estudo do ambiente Cave e da metodologia de colaboração a ser suportada, fez-se a especificação do editor, a partir da qual implementou-se o protótipo do Blade. Além do editor, este trabalho contribuiu para a construção de uma API, um conjunto de classes Java que será disponibilizado no Cave e poderá ser utilizado no desenvolvimento de novas ferramentas. Foram realizados estudos sobre técnicas de projeto orientado a objeto, incluindo arquiteturas de software reutilizáveis e padrões de projeto de software, que foram utilizados na modelagem e na implementação da ferramenta, a fim de garantir a flexibilidade do editor e a reusabilidade de suas classes. Este trabalho também contribui com um estudo de modelagem de primitivas de projeto de sistemas. No modelo orientado a objetos utilizado no editor, podem ser encontradas construções muito utilizadas em diferentes ferramentas de projeto de sistemas, tais como hierarquia de projeto e instanciação de componentes e que, portanto, podem ser reutilizadas para a modelagem de novas ferramentas.

Este trabalho tem como foco a aplicação de técnicas de otimização de potência no alto nível de abstração para circuitos CMOS, e em particular no nível arquitetural e de transferência de registrados (Register Transfer Leve - RTL). Diferentes arquiteturas para projetos especificos de algorítmos de filtros FIR e transformada rápida de Fourier (FFT) são implementadas e comparadas. O objetivo é estabelecer uma metodologia de projeto para baixa potência neste nível de abstração. As técnicas de redução de potência abordadas tem por obetivo a redução da atividade de chaveamento através das técnicas de exploração arquitetural e codificação de dados. Um dos métodos de baixa potência que tem sido largamente utilizado é a codificação de dados para a redução da atividade de chaveamento em barramentos. Em nosso trabalho, é investigado o processo de codificação dos sinais para a obtenção de módulos aritméticos eficientes em termos de potência que operam diretamente com esses códigos. O objetivo não consiste somente na redução da atividade de chavemanto nos barramentos de dados mas também a minimização da complexidade da lógica combinacional dos módulos. Nos algorítmos de filtros FIR e FFT, a representação dos números em complemento de 2 é a forma mais utilizada para codificação de operandos com sinal. Neste trabalho, apresenta-se uma nova arquitetura para operações com sinal que mantém a mesma regularidade um multiplicador array convencional. Essa arquitetura pode operar com números na base 2m, o que permite a redução do número de linhas de produtos parciais, tendo-se desta forma, ganhos significativos em desempenho e redução de potência. A estratégia proposta apresenta resultados significativamente melhores em relação ao estado da arte. A flexibilidade da arquitetura proposta permite a construção de multiplicadores com diferentes valores de m. Dada a natureza dos algoritmos de filtro FIR e FFT, que envolvem o produto de dados por apropriados coeficientes, procura-se explorar o ordenamento ótimo destes coeficientes nos sentido de minimizar o consumo de potência das arquiteturas implementadas.

Esta tese propõe o desenvolvimento de um método de estimativa de capacitâncias e de potência consumida nos circuitos combinacionais CMOS, no nível de portas lógicas. O objetivo do método é fazer uma previsão do consumo de potência do circuito na fase de projeto lógico, o que permitirá a aplicação de técnicas de redução de potência ou até alteração do projeto antes da geração do seu leiaute. A potência dinâmica consumida por circuitos CMOS depende dos seguintes parâmetros: tensão de alimentação, freqüência de operação, capacitâncias parasitas e atividades de comutação em cada nodo do circuito. A análise desenvolvida na Tese, propõe que a potência seja dividida em duas componentes. A primeira componente está relacionada ao consumo de potência devido às capacitâncias intrínsecas dos transistores, que por sua vez estão relacionadas às dimensões dos transistores. Estas capacitâncias intrínsecas são concentradas nos nodos externos das portas e manifestam-se em função das combinações dos vetores de entrada. A segunda componente está relacionada às interconexões entre as células do circuito. Para esta etapa utiliza-se a estimativa do comprimento médio das interconexões e as dimensões tecnológicas para estimar o consumo de potência. Este comprimento médio é estimado em função do número de transistores e fanout das várias redes do circuito. Na análise que trata das capacitâncias intrínsecas dos transistores os erros encontrados na estimativa da potência dissipada estão no máximo em torno de 11% quando comparados ao SPICE. Já na estimativa das interconexões a comparação feita entre capacitâncias de interconexões estimadas no nível lógico e capacitâncias de interconexões extraídas do leiaute apresentou erros menores que 10%.