Résumé

L'ATIC155-8L-B2 est une puce de circuit intégré (CI) développée par Texas Instruments (TI), un acteur majeur de l'industrie des semi-conducteurs. Texas Instruments a une longue histoire d'innovation, notamment mise en évidence par l'invention du premier circuit intégré par Jack S. Kilby en 1958, une percée qui a lancé l'ère de l'informatique et catalysé la « deuxième révolution industrielle ».

L'ATIC155-8L-B2 poursuit cet héritage, avec des fonctionnalités et des spécifications avancées qui le rendent adapté à une large gamme d'applications, de l'électronique grand public à l'automatisation industrielle. Les prouesses techniques de l'ATIC155-8L-B2 sont évidentes dans ses spécifications complètes. Il comprend un schéma de brochage détaillé, la fréquence de fonctionnement maximale, les niveaux de tension d'entrée/sortie, les limites de température de stockage et les valeurs de temps moyen entre pannes (MTBF). Ces spécifications garantissent que la puce peut fonctionner de manière fiable dans divers environnements et applications, ce qui en fait un composant polyvalent dans la conception électronique moderne. Les caractéristiques électriques robustes de la puce et les options de connectivité offrent aux ingénieurs la flexibilité nécessaire pour mettre en œuvre des solutions innovantes et efficaces. Dans un contexte plus large, l'ATIC155-8L-B2 fait partie d'une famille plus large de circuits intégrés qui englobe à la fois les types analogiques et numériques. Les circuits intégrés analogiques sont essentiels pour les applications nécessitant des opérations à portée continue, comme dans l'aviation et la technologie spatiale, tandis que les circuits intégrés numériques sont fondamentaux dans les systèmes numériques comme les ordinateurs et les appareils mobiles. L'engagement de Texas Instruments à intégrer d'autres technologies telles que des dispositifs mécaniques, des optiques et des capteurs dans ses circuits intégrés renforce encore leur fonctionnalité et leur pertinence sur le marché. À l'avenir, Texas Instruments investit massivement dans l'avancement des technologies de traitement embarqué, dans le but de créer un monde plus sûr, plus connecté et plus intelligent. L'entreprise prévoit d'importants investissements dans la capacité de fabrication, notamment la construction de nouvelles usines pour répondre à la demande croissante de puces de traitement analogiques et embarquées. Cette décision stratégique souligne l'engagement de TI en faveur de la durabilité et de l'innovation, garantissant sa position de leader dans l'industrie des semi-conducteurs pour les années à venir.

Histoire

L'une des percées les plus importantes de Texas Instruments a eu lieu en 1958 lorsqu'un employé nouvellement embauché, Jack S. Kilby, a eu l'idée du premier circuit intégré.

Kilby a enregistré ses premières idées concernant le circuit intégré en juillet 1958 et a démontré avec succès le premier circuit intégré fonctionnel au monde le 12 septembre 1958. Cette invention était essentielle car elle était constituée d'un seul matériau semi-conducteur, ce qui éliminait le besoin de souder les composants ensemble, permettant ainsi des circuits plus compacts et permettant d'entasser un grand nombre de composants sur une seule puce. Six mois après la démonstration de Kilby, Robert Noyce de Fairchild Semiconductor a développé indépendamment le circuit intégré avec interconnexion intégrée et est également considéré comme l'inventeur du circuit intégré. L'invention de Kilby utilisait du germanium, tandis que la version de Noyce, qui a été fabriquée chez Fairchild, utilisait du silicium. Malgré la contribution significative de Noyce, sa nomination pour des prix connexes a été controversée en raison de son rôle de PDG de Fairchild, ce qui signifie qu'il n'a pas participé directement à la création du premier circuit intégré. Kilby et Noyce ont tous deux reçu la médaille Ballantine du Franklin Institute en octobre 1966 pour leurs contributions importantes et essentielles au développement des circuits intégrés. L’invention du circuit intégré a été reconnue comme un catalyseur de la « deuxième révolution industrielle », qui a marqué le début de l’ère informatique et accéléré les transformations technologiques et économiques à l’échelle mondiale. En 1969, Kilby a reçu la National Medal of Science et, en 1982, il a été intronisé au National Inventor’s Hall of Fame. Kilby a également remporté le prix Nobel de physique en 2000 pour son rôle dans l’invention du circuit intégré. En 2008, Texas Instruments a baptisé son nouveau laboratoire de développement « Kilby Labs » en hommage à Jack Kilby pour honorer ses contributions.

Spécifications techniques

La puce TI IC ATIC155-8L-B2 est livrée avec une variété de spécifications techniques qui sont cruciales pour son application et ses performances globales dans différents environnements.

Introduction

La section d'introduction fournit un aperçu de haut niveau du circuit intégré, y compris :

• Nom et logo du fabricant
• Numéro de pièce ou code produit
• Plage de température commerciale/industrielle
• Brève description de la fonction
• Schéma fonctionnel illustrant les principaux composants internes Le numéro de pièce comprend des détails importants tels que le préfixe du fabricant, le type d'appareil et la variante de boîtier. La plage de température spécifie les conditions de fonctionnement nominales, qui sont souvent industrielles (-40 °C à +85 °C) ou commerciales (0 °C à +70 °C) selon la criticité. La compréhension de la fonction globale et des sous-systèmes à partir du schéma fonctionnel offre un contexte avant de se pencher sur les spécifications des composants individuels. Cette introduction établit le contexte avant d'entrer dans le vif du sujet.

Diagramme de brochage

Les broches ou les fils sont les points de connexion physiques sur un boîtier de circuit intégré lui permettant de s'interfacer avec la carte de circuit imprimé ou le système externe. Le schéma de brochage indique clairement le nombre total de broches sur la variante de boîtier

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Fréquence de fonctionnement maximale (fMAX)

La fréquence de fonctionnement maximale est une limitation de vitesse critique pour les microcontrôleurs, les FPGA et les circuits intégrés cadencés en temps réel similaires. Cette spécification dépend de la technologie du processus, de la vitesse du silicium et de la température. En règle générale, la fréquence de fonctionnement maximale diminue à mesure que la température augmente en raison des effets de mobilité des porteurs.

. Les délais de conception dus à l'accès au bus/périphérique et à la stabilité de l'oscillateur ont un impact sur la capacité à fonctionner de manière fiable à la limite des spécifications. Une budgétisation minutieuse évite l'instabilité due aux conditions de concurrence proches des limites fMAX, et le déclassement tient compte des variations de température/tension.

Niveaux de tension d'entrée/sortie

La compatibilité au niveau logique est fondamentale pour une interface fiable.

• Tensions de seuil d'entrée HAUT/BAS (VIH, VIL)
• Niveaux de commande de sortie HAUT/BAS (VOH, VOL) sous courant de charge
• Le courant d'entrée (II) doit également rester dans les limites nominales
• Conformité avec 3. Il est essentiel d'éviter de dépasser les valeurs nominales VI lors des transitions ou du couplage de bruit. Une attention particulière doit être portée aux types d'E/S tels que CMOS et TTL et à leurs différences de tension/courant pour garantir que tous les composants d'interface répondent aux spécifications électriques.

Température de stockage

La fiabilité à long terme nécessite de contrôler la température de la puce. La température nominale discrète TSMAX de 150 °C est la température maximale standard de l'industrie. La température de jonction en fonctionnement continu TJ(MAX) est généralement plus basse, souvent comprise entre 100 et 125 °C. La température TSTG à court terme de -65 °C à 150 °C permet des excursions limitées

Au-delà de ces spécifications, un vieillissement accéléré et des performances dégradées se produiront au fil du temps. Par conséquent, une gestion thermique et un déclassement appropriés sont nécessaires pour tenir compte des températures ambiantes les plus défavorables auxquelles l'appareil est censé durer toute la durée de vie prévue du produit.

Temps moyen entre pannes (MTBF)

Le MTBF (Mean Time Between Failures) est une prédiction probabiliste des heures de fonctionnement sans panne. Cette spécification est généralement fournie pour les circuits intégrés de qualité militaire et industrielle en unités de milliers d'heures. Le MTBF est affecté par les conditions de fonctionnement, la qualité de fabrication et la technologie du silicium. Le dépassement des valeurs nominales peut réduire considérablement le MTBF réel en dessous de la valeur publiée, où les pannes précoces suivent une distribution exponentielle mais l'usure suit une distribution normale

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Caractéristiques

Les puces TI IC ATIC155-8L-B2 offrent un ensemble complet de fonctionnalités conçues pour répondre à divers besoins d'application, ce qui les rend idéales pour une gamme de projets électroniques innovants.

Options de connectivité

La gamme de produits de connectivité proposés par Texas Instruments permet aux concepteurs de choisir l'ensemble de fonctionnalités adapté à leurs applications. Qu'il s'agisse de choisir entre une connexion filaire ou sans fil, une bande passante élevée ou une signalisation, une courte ou une longue portée, l'ATIC155-8L-B2 offre des options flexibles qui contribuent à stimuler l'innovation dans les applications connectées

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Caractéristiques électriques

Les paramètres numériques cruciaux des conditions de fonctionnement de l'ATIC155-8L-B2 sont regroupés dans des tableaux faciles à consulter spécifiant les valeurs nominales minimales et maximales.

• Tension d'alimentation (VCC, VDD): Assure un fonctionnement sûr sans dépasser les limites des copeaux ni risquer de les endommager.
• Température de jonction (TJ) et Température de fonctionnement à l'air libre (TA):Maintenir les performances dans des limites thermiques sûres.
• Tension d'entrée (VIN) et Tension de sortie (VOH, VOL):Essentiel pour maintenir l’intégrité du signal et une interface appropriée.
• Courant par broche d'E/S (IIO) et Dissipation de puissance (DP):Important pour garantir la fiabilité et éviter les conditions de surintensité.

Informations sur la candidature

Des circuits d'application typiques du monde réel sont illustrés, montrant les valeurs de composants recommandées et les techniques d'interfaçage basées sur les normes de l'industrie.

• Filtrage de l'approvisionnement
• Circuits oscillateurs à cristal/RC
• Circuits de réinitialisation/mise sous tension
• Connexions de tampon d'E/S
• Interfaces de capteurs Ces conceptions aident à démarrer le processus de développement en fournissant des configurations éprouvées pour les cas d’utilisation courants.

Conception et documentation

Une fiche technique bien conçue agit comme une source unique de vérité technique, offrant une compréhension globale de la puce ATIC155-8L-B2. Elle comprend les caractéristiques et spécifications électriques, les dessins mécaniques, les procédures de test de fiabilité et les pratiques de conception recommandées

Une documentation détaillée permet de maximiser les performances et d'éviter les risques de compatibilité, garantissant ainsi un processus de développement fluide.

Tendances du traitement intégré

La technologie embarquée est une caractéristique importante de l'ATIC155-8L-B2, qui promet de transformer diverses applications en améliorant l'efficacité énergétique et en rendant les produits électroniques plus respectueux de l'environnement. La puce est conçue pour offrir plus d'intelligence tout en consommant moins d'énergie, et elle est prise en charge par des logiciels et des outils intégrés intuitifs. Cela rend l'ATIC155-8L-B2 adapté aux applications telles que la vision artificielle, l'automatisation des usines et des entrepôts et l'agriculture intelligente

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Applications

Les circuits intégrés (CI) comme l'ATIC155-8L-B2 de Texas Instruments (TI) trouvent de nombreuses applications dans divers secteurs en raison de leur polyvalence et de leur efficacité. Leur utilisation s'étend aux commandes automobiles, à l'électronique grand public, à l'automatisation industrielle, aux équipements médicaux et à la technologie militaire

Les circuits intégrés sont indispensables à des appareils tels que les montres numériques, les calculatrices scientifiques, les téléviseurs, les ordinateurs, les micro-ondes, les ordinateurs portables, les lecteurs MP3, les stations de jeu, les appareils photo et les téléphones portables. Dans le secteur automobile, les circuits intégrés sont essentiels au fonctionnement des véhicules électriques, qui nécessitent trois fois plus de puces que les voitures à essence. L'automatisation industrielle repose également largement sur les circuits intégrés pour piloter les processus industriels, améliorant ainsi l'efficacité et la connectivité. Le TAS3204, par exemple, est un système audio sur puce (SoC) hautement intégré de TI utilisé dans diverses applications audio, offrant des fonctionnalités telles que l'égalisation des haut-parleurs, le contrôle du volume et le mixage des signaux. En outre, les circuits intégrés permettent des avancées dans la technologie médicale, telles que les implants cochléaires qui aident les sourds à entendre et les implants cornéens qui aident les aveugles à voir. Dans le domaine de l'électronique grand public, ils sont des composants fondamentaux des ordinateurs personnels, des téléphones portables et des appareils photo numériques. En outre, les circuits intégrés jouent un rôle essentiel dans la gestion de l'alimentation et l'allongement de la durée de vie des batteries des appareils portables. Dans les applications industrielles, les circuits intégrés facilitent les processus allant de la communication capteur-cloud et de la gestion de l'alimentation aux solutions de connectivité pour les technologies émergentes telles que la 5G et le Wi-Fi 6. Analog Devices Inc. (ADI) et d'autres fournisseurs majeurs répondent à une large gamme d'applications, notamment l'automobile, la communication et l'électronique grand public, illustrant la vaste portée et l'importance cruciale des circuits intégrés dans la technologie moderne.

Fabrication

Le processus de fabrication des puces TI IC ATIC155-8L-B2 implique plusieurs étapes sophistiquées et hautement spécialisées. Dans un premier temps, le traitement des plaquettes, également appelé traitement frontal, est effectué. Cela comprend les nettoyages humides et autres procédures nécessaires

Chaque plaquette contient plusieurs circuits intégrés appelés matrices. Les matrices sont séparées par un processus appelé singularisation de matrice ou découpage en tranches. Ces matrices individuelles sont ensuite soumises à d'autres processus d'assemblage et d'emballage. L'emballage des matrices peut impliquer des matériaux en plastique ou en céramique. La matrice est montée et de minuscules fils de liaison sont utilisés pour connecter la matrice/les plots de liaison aux broches du boîtier. Au départ, ces fils étaient fixés à la main, mais les méthodes modernes utilisent des machines spécialisées. Historiquement, ces fils étaient composés d'or, ce qui a conduit à un cadre de connexion en cuivre plaqué par soudure. Cependant, en raison de la nature toxique du plomb, les « cadres de connexion » sans plomb sont désormais imposés par la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS) . Alors que traditionnellement les plots de connexion sont situés sur les bords de la matrice, le conditionnement à puce retournée peut être utilisé pour placer des plots de connexion sur toute la surface de la matrice. Les fils métalliques des premières étapes de fabrication étaient principalement constitués d'aluminium, souvent allié au cuivre pour éviter la recristallisation. Dans une approche soustractive de l'aluminium, des films de couverture d'aluminium sont d'abord déposés, modelés, puis gravés pour laisser des fils isolés, avec un matériau diélectrique déposé par-dessus. Pour l'interconnexion entre les différentes couches métalliques, des vias sont gravés dans le matériau isolant et remplis de tungstène à l'aide d'une technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). L'ensemble du processus de fabrication se déroule dans des usines de fabrication de semi-conducteurs, également appelées fonderies ou « fabs ». Ces installations disposent de « salles blanches » pour maintenir les normes de pureté élevées nécessaires à la production de semi-conducteurs. Les dispositifs semi-conducteurs avancés, tels que ceux des nœuds 14/10/7 nm, peuvent prendre jusqu'à 15 semaines pour la fabrication, avec une moyenne industrielle de 11 à 13 semaines. La production dans les installations avancées est hautement automatisée, avec des systèmes automatisés de manutention des matériaux déplaçant les plaquettes d'une machine à l'autre, minimisant l'intervention humaine et la contamination potentielle. En 1998, Applied Materials a révolutionné l'industrie des semi-conducteurs en introduisant le Producer, un outil de cluster avec des chambres groupées par paires pour le traitement des plaquettes. Cet outil a permis d'augmenter la productivité sans compromettre la qualité, grâce à sa conception à chambre isolée. La sécurité des travailleurs est primordiale pendant le processus de fabrication en raison de la présence de composés toxiques comme l'arsine et la phosphine dans le dopage par implantation ionique, et des liquides hautement réactifs utilisés dans la gravure et le nettoyage. Le degré élevé d'automatisation dans l'industrie de fabrication de circuits intégrés contribue à réduire les risques d'exposition. La plupart des installations de fabrication utilisent également des systèmes de gestion des gaz d'échappement tels que des épurateurs humides et des chambres de combustion pour contrôler ces risques.

Impact sur le marché

Le marché des semi-conducteurs a connu des changements importants au cours des dernières décennies, sous l’effet des progrès technologiques rapides et des changements dans la structure du marché. Dans les années 1990, le marché a vu l’essor du modèle commercial « horizontal », où les entreprises se spécialisaient dans des segments particuliers de la chaîne d’approvisionnement des semi-conducteurs, tels que la conception, la fabrication ou les tests, plutôt que d’intégrer tous les processus verticalement au sein d’une seule entreprise

. Pendant la crise financière de 2007-2008, l'industrie des semi-conducteurs a dû faire face à des défis considérables, la demande ayant chuté, ce qui a entraîné une contraction du marché. Cependant, cette période a également accéléré certaines innovations et changements stratégiques. Par exemple, le concept de « mégafabs » a gagné en popularité, les entreprises recherchant des économies d'échelle pour atténuer les risques et réduire les coûts. Texas Instruments (TI), un acteur de premier plan sur le marché des semi-conducteurs, a connu des fortunes fluctuantes au cours de ces périodes. À la fin des années 1970, TI a dû faire face aux défis posés par les importations asiatiques à bas prix et a eu du mal à capitaliser sur sa technologie LCD malgré le brevet de base. Cela a conduit à une baisse des ventes de ses montres numériques et à son retrait du marché. Néanmoins, les innovations de TI telles que l'appareil éducatif Speak & Spell et les ordinateurs personnels à la fin des années 1970 et au début des années 1980 ont démontré sa capacité à être leader dans les nouveaux secteurs technologiques, bien qu'avec des niveaux de succès variables sur le marché. Le paysage concurrentiel du marché des semi-conducteurs a également été influencé par les stratégies des entreprises en matière de prix et d'entrée sur le marché. L'expérience de TI en matière de tarification des calculatrices au début des années 1970, où elle s'est engagée dans une guerre des prix avec Bowmar Instruments, illustre les défis des stratégies de tarification basées sur la courbe d'apprentissage et la dynamique de marché qui en résulte, qui peuvent entraîner des pertes financières importantes. De plus, l'accent mis par l'industrie sur l'implication des clients dans le développement technologique a évolué au fil du temps, avec des entreprises comme IBM et des individus comme Sunlin Chou et Hans Stork discutant de l'avenir de la photonique, des interconnexions optiques et de la lithographie sans masque à faisceau électronique pour la production de semi-conducteurs à faible volume. Ces discussions soulignent la volonté continue de l'industrie d'innover et d'anticiper les besoins technologiques futurs. Ces dernières années, la série Google Pixel, dotée du chipset Tensor G3, illustre l'impact des avancées modernes en matière de semi-conducteurs sur l'électronique grand public. L'intégration de fonctionnalités d'IA et les engagements de mise à jour à long terme ont positionné la série Pixel comme un acteur compétitif sur le marché des smartphones, illustrant l'influence continue de la technologie des semi-conducteurs sur le développement des produits grand public et le positionnement sur le marché.

Famille élargie et contexte

L'ATIC155-8L-B2 appartient à une famille plus large de circuits intégrés (CI) développés par Texas Instruments (TI), une entreprise leader dans le secteur des semi-conducteurs. Les circuits intégrés peuvent être classés en CI analogiques et CI numériques, chacun ayant des fonctions distinctes au sein des systèmes électroniques.

Circuits intégrés analogiques

Les circuits intégrés analogiques, également appelés circuits intégrés linéaires, fonctionnent avec une plage de valeurs continue, ce qui permet un nombre infini d'états de fonctionnement. Ces circuits intégrés sont des composants fondamentaux dans les circuits électroniques complexes et trouvent des applications dans divers environnements à enjeux élevés tels que les avions, les vaisseaux spatiaux et les radars. Bien qu'ils contiennent moins de transistors que leurs homologues numériques, la conception de circuits intégrés linéaires présente des défis importants en raison de leur plage de fonctionnement continue

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Circuits intégrés numériques

Les circuits intégrés numériques, souvent appelés circuits intégrés logiques, sont conçus pour traiter des opérations logiques de base avec des signaux qui n'ont que deux états possibles : haut (1/vrai) ou bas (0/faux). Ces circuits intégrés sont essentiels au fonctionnement des systèmes numériques tels que les ordinateurs, les appareils mobiles et de nombreux autres appareils électroniques. Ils servent de colonne vertébrale au traitement et aux opérations logiques dans la technologie moderne

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Évolution et intégration

Au départ, les circuits intégrés étaient uniquement des dispositifs électroniques. Au fil du temps, le succès des circuits intégrés en matière de solutions compactes et économiques a conduit à l'intégration d'autres technologies telles que des dispositifs mécaniques, des optiques et des capteurs dans les circuits intégrés. Cette intégration vise à tirer parti des avantages de la petite taille et du faible coût tout en élargissant les capacités des circuits intégrés. Par exemple, les dispositifs à couplage de charge et les capteurs à pixels actifs sont devenus partie intégrante de l'électronique moderne, améliorant leur fonctionnalité et leur efficacité

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Marché et avancées technologiques

L'industrie des semi-conducteurs est guidée depuis de nombreuses années par la feuille de route technologique internationale pour les semi-conducteurs (ITRS), qui prévoyait la réduction attendue de la taille des fonctionnalités et des progrès dans les domaines connexes. Bien que la version définitive de l'ITRS ait été publiée en 2016, son remplacement par la feuille de route internationale pour les dispositifs et les systèmes continue de stimuler l'innovation et d'établir des références pour les avancées technologiques dans les circuits intégrés et les domaines connexes

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Perspectives d'avenir

Texas Instruments (TI) investit massivement dans l'avenir des technologies de traitement embarqué, en innovant continuellement avec une gamme de solutions de traitement embarqué, notamment des microcontrôleurs et processeurs à usage général à faible coût, ainsi que des solutions spécialement conçues pour l'intelligence artificielle (IA) de pointe et le contrôle en temps réel. Ces technologies permettent aux ingénieurs de développer des solutions visant à créer un monde plus sûr, plus connecté et plus intelligent

La passion de TI pour les avancées pionnières dans le domaine des circuits intégrés (CI) reflète son engagement à rendre l'électronique plus abordable et accessible. Cette quête incessante d'innovation a conduit au développement de technologies plus petites, plus efficaces, plus fiables et plus rentables, élargissant ainsi la portée et les applications des semi-conducteurs sur divers marchés. Avec une forte capacité de fabrication interne et un engagement envers la fiabilité et la longévité des produits, TI est bien positionnée pour soutenir la croissance et les avancées futures de l'industrie des semi-conducteurs. Un élément important de la vision future de TI comprend un investissement prévu de 1430 milliards de TP pour la construction de quatre nouvelles usines, qui répondront à la demande croissante de puces de traitement analogiques et embarquées. Ces usines devraient créer jusqu'à 3 000 emplois directs et fabriquer des dizaines de millions de puces par jour, soulignant le rôle de TI dans le développement économique de régions telles que Sherman, où l'investissement sera situé. Cet engagement vise non seulement à répondre aux demandes croissantes du marché, mais souligne également l'engagement de l'entreprise en faveur de pratiques de fabrication durables. En outre, TI se concentre sur l'évolution des technologies des semi-conducteurs, comme le prévoient des feuilles de route telles que l'International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) et son successeur, l'International Roadmap for Devices and Systems. Ces feuilles de route prédisent des avancées dans les tailles de fonctionnalités et les domaines connexes, indiquant un avenir où les circuits intégrés (CI) continueront d'intégrer diverses technologies telles que les dispositifs mécaniques, l'optique et les capteurs. Cette intégration facilite la production d'appareils électroniques plus polyvalents et plus performants. Texas Instruments continue également de participer à des événements et à des plateformes du secteur pour discuter et présenter ses innovations. Par exemple, Henrik Mannesson, directeur général de l'infrastructure du réseau de TI, participera au panel du CES 2024 pour discuter des innovations en matière de semi-conducteurs sur le marché des véhicules électriques (VE), en mettant l'accent sur la charge bidirectionnelle et les systèmes véhicule-réseau. Cela reflète l'engagement de TI à rester à la pointe des tendances technologiques et des besoins du marché.