Resumo

O chip OB5269 é um circuito integrado altamente especializado, notável pelas suas aplicações avançadas em várias indústrias críticas, incluindo eletrónica automóvel, fabrico de semicondutores, gestão de energia, inteligência artificial e teste e medição. Emergindo da evolução das fontes de alimentação comutadas, o OB5269 baseia-se num legado de inovação que teve início em meados da década de 1970 com avanços fundamentais como o circuito integrado modulador de largura de impulso (PWM) regulador SG1524 da Silicon General. O OB5269 representa o culminar de décadas de progresso na tecnologia de circuitos integrados, concebido para satisfazer as rigorosas exigências dos sistemas electrónicos modernos. No centro da conceção do OB5269 está a sua funcionalidade adaptada para a gestão de energia de elevada eficiência e aplicações automóveis robustas. A integração do chip no Time Sensitive Networking (TSN) para Ethernet automóvel exemplifica a sua capacidade de introduzir capacidades em tempo real nos sistemas automóveis. Além disso, a sua conformidade com as rigorosas normas de cibersegurança e segurança automóvel, como a ISO 26262, sublinha a sua fiabilidade e importância na indústria automóvel em rápida evolução, em especial à medida que o sector evolui para veículos eléctricos. O processo de fabrico do chip OB5269 IC utiliza técnicas de fabrico de semicondutores de ponta, incluindo Atomic Layer Etching (ALE) e litografia EUV de alto NA, garantindo elevada precisão e desempenho. Estes processos de fabrico avançados permitem que o chip cumpra as mais recentes normas da indústria em matéria de conceção de semicondutores, contribuindo para a sua eficiência e versatilidade. As caraterísticas avançadas do chip, como o clock-gating para a redução dinâmica da potência e as técnicas de multipadronização a 10 nm ou menos, realçam o seu empenhamento em manter um baixo consumo de energia, proporcionando simultaneamente um elevado desempenho. No entanto, o chip OB5269 IC não está isento de desafios. Enfrenta problemas comuns da indústria, como a gestão térmica, a eficiência energética e a deteção de falhas, especialmente à medida que os dispositivos continuam a diminuir de tamanho. O ritmo acelerado dos avanços tecnológicos e as exigências do mercado requerem uma inovação contínua para ultrapassar estas limitações. Apesar destes desafios, o chip OB5269 IC continua a ser um interveniente importante no mercado dos semicondutores, impulsionado pela sua capacidade de se integrar sem problemas em várias aplicações de alta tecnologia e pelo seu alinhamento com as tendências futuras da inteligência artificial e das tecnologias sustentáveis.

História

O chip OB5269 IC tem as suas raízes na evolução das fontes de alimentação comutadas, que ganharam força significativa por volta de 1976. Antes deste período, as fontes de alimentação comutadas raramente eram utilizadas em aplicações comerciais devido à sua complexidade e custos elevados em comparação com as fontes lineares

. O cenário mudou com a introdução do circuito integrado modulador de largura de impulso (PWM) regulador SG1524 pela Silicon General em 1976. Inventado por Bob Mammano, este dispositivo foi o primeiro a incorporar todos os circuitos necessários para gerar impulsos de controlo de frequência ajustável e modulados por largura de impulso, o que o tornou uma inovação fundamental na indústria. O desenvolvimento e a adoção de fontes de alimentação comutadas foram ainda mais impulsionados pelas inovações nos circuitos integrados, facilitando aos engenheiros a conceção destes sistemas complexos. Len Sherman, um cientista sénior da Maxim Integrated Circuits, observou que o SG1524 tornou significativamente mais acessível a um maior número de pessoas a tentativa de conceber fontes de alimentação comutadas. Esta democratização da tecnologia levou a uma maior aceitação e implementação destas fontes de alimentação em vários produtos e sistemas electrónicos. À medida que a indústria de semicondutores continuava a avançar, o mesmo acontecia com as capacidades e aplicações de circuitos integrados como o OB5269. Em 2023, os sectores dos semicondutores e da eletrónica registaram rápidos avanços e inovações transformadoras, com uma mudança notável para a integração da IA, a computação quântica e a ciência dos materiais. A resiliência e a adaptabilidade da indústria para enfrentar os desafios globais solidificaram ainda mais o seu papel de motor da evolução tecnológica e do crescimento económico. A importância dos circuitos integrados e do seu papel na indústria dos semicondutores foi sublinhada por investimentos e colaborações substanciais destinados a promover a inovação e a sustentabilidade. Por exemplo, o governo dos EUA, através da lei CHIPS and Science Act, atribuiu fundos substanciais para impulsionar as capacidades americanas de fabrico de pastilhas, o que indica mais uma vez a importância estratégica dos semicondutores no mercado global.

Especificações técnicas

O chip OB5269 IC é um circuito integrado personalizado, concebido para uma tarefa ou produto específico

. Foi concebido para ser utilizado em várias aplicações, incluindo a indústria automóvel, em que os sistemas electrónicos dos veículos estão ligados em rede utilizando diferentes tipos de arquitetura. Este chip é crucial na eletrónica automóvel, especialmente na implementação de redes sensíveis ao tempo (TSN) para introduzir capacidades em tempo real na Ethernet automóvel.

Conceção e desenvolvimento

A conceção do chip OB5269 IC segue um processo rigoroso que inclui a geração de testes para verificação funcional ou de fabrico

. Utiliza metodologias avançadas de conceção e verificação para garantir a fiabilidade e o desempenho do chip. Isto inclui a otimização do consumo de energia ao nível da transferência de registos (RTL) e metodologias de verificação baseadas em Vera. Além disso, a conceção da pastilha cumpre uma série de requisitos antes de passar à fase RTL, assegurando uma validação e testes exaustivos.

Fabrico e integração

O fabrico do OB5269 envolve processos sofisticados, incluindo a gravação em camada atómica (ALE) para a remoção precisa de material à escala atómica e métodos para depositar materiais e películas em locais exactos de uma superfície

. Estes processos permitem a criação de estruturas de superfície intrincadas até ao nível angstrom, essenciais para a funcionalidade e o desempenho do chip. O chip pode ser facilmente integrado em sistemas de maiores dimensões, tirando partido das especificações de interconexão entre matrizes e assegurando uma integração perfeita com outros componentes.

Normas de segurança e proteção

O OB5269 cumpre as rigorosas normas de cibersegurança do sector automóvel atualmente em desenvolvimento, garantindo o funcionamento seguro dos sistemas de perceção situacional do sector automóvel

. Está em conformidade com a norma ISO 26262, uma norma relacionada com a segurança dos sistemas eléctricos e electrónicos nos automóveis, garantindo que cumpre todos os requisitos relacionados com a segurança para aplicações automóveis. Além disso, incorpora métodos e tecnologias para manter os dados seguros, um aspeto essencial nos actuais ambientes automóveis cada vez mais conectados.

Desempenho e eficiência

O chip OB5269 IC foi concebido a pensar na eficiência. Utiliza uma técnica de clock-gating para redução dinâmica da potência e minimiza os tempos de comutação, o que é fundamental para reduzir o consumo de energia e melhorar o desempenho geral

. O chip também utiliza uma técnica de multipadronização exigida a 10 nm ou menos, garantindo que cumpre as mais recentes normas da indústria para o fabrico de semicondutores.

Aplicações

O chip OB5269 IC encontra aplicações extensivas em vários domínios devido às suas capacidades versáteis e caraterísticas avançadas.

Eletrônica automotiva

O chip OB5269 IC é muito importante para o desenvolvimento da eletrónica automóvel. Os veículos modernos dependem fortemente de sistemas electrónicos, que estão ligados em rede em diferentes tipos de arquitetura para melhorar o desempenho e a segurança. A ligação em rede sensível ao tempo, que coloca capacidades em tempo real na Ethernet automóvel, é um aspeto crítico que pode ser facilitado pelo chip OB5269

. Dado que o volume unitário previsto de vendas de veículos eléctricos deverá atingir 74,5 milhões a nível mundial até 2035, a procura de circuitos integrados de gestão de energia (PMIC) eficientes é continuamente aperfeiçoada, desempenhando o OB5269 um papel fundamental no ensaio e caraterização destes PMIC.

Fabrico de semicondutores

No fabrico de semicondutores, o chip OB5269 IC é fundamental nos processos de medição e depósito de materiais e películas com elevada precisão. Técnicas como a gravura em camada atómica (ALE), que remove de forma selectiva e precisa materiais específicos à escala atómica, beneficiam significativamente da integração do chip OB5269

. Além disso, o chip apoia práticas de fabrico sustentáveis, permitindo processos de produção mais eficientes e ecológicos.

Gestão de energia

A gestão de energia é outra área de aplicação crucial para o chip OB5269 IC. Com os avanços nos componentes da fonte de alimentação, como os MOSFETs de potência, as frequências de comutação aumentaram significativamente, levando a fontes de alimentação mais pequenas e mais eficientes. O chip OB5269 suporta várias funções de gestão de energia, incluindo reguladores buck, reguladores buck síncronos e reguladores de baixa queda (LDOs)

. Está equipado com caraterísticas como bloqueio de subtensão (UVLO), desligamento térmico e tempo morto programável pelo utilizador, tornando-o adequado para aplicações de saída múltipla e de alta potência.

Integração da Inteligência Artificial

O chip OB5269 IC também suporta a integração da inteligência artificial no design de semicondutores. As ferramentas orientadas para a IA, como o Copilot, oferecem conhecimentos sobre o contexto do projeto, fornecendo aos designers análises, feedback e conselhos abrangentes, simplificando assim os processos de design de hardware

. Esta integração da IA aumenta a eficiência e as capacidades do chip OB5269 em várias aplicações.

Teste e Medição

Em fluxos de trabalho de teste e medição, o chip OB5269 IC fornece uma bancada de trabalho modernizada, compacta e rica em recursos para engenheiros de produtos. Automatiza testes e oferece a máxima flexibilidade para análise de protocolos, exercício de protocolos ou funções de osciloscópio em tempo real. A compatibilidade do chip com protocolos populares, como Octal e Quad SPI, MIPI I3C, MIPI SoundWire e outros, aumenta ainda mais a sua utilidade neste domínio

. Tirando partido das suas caraterísticas avançadas e aplicações versáteis, o chip OB5269 IC desempenha um papel significativo na eletrónica automóvel, no fabrico de semicondutores, na gestão de energia, na integração de IA e nos fluxos de trabalho de teste e medição.

Processo de fabrico

O fabrico de dispositivos semicondutores é o método utilizado para criar dispositivos semicondutores, principalmente circuitos integrados (CI) como o chip OB5269 IC. O processo de fabrico envolve várias etapas, incluindo processos fotolitográficos e físico-químicos, como a oxidação térmica, a deposição de película fina, a implantação de iões e a gravação. Estas etapas constroem gradualmente circuitos electrónicos numa bolacha, geralmente feita de material semicondutor monocristalino puro, predominantemente silício, embora sejam utilizados outros compostos para aplicações especializadas

. O processamento de bolachas é uma parte crítica do fabrico de dispositivos semicondutores, dividido nas fases Front-End-Of-Line (FEOL) e Back-End-Of-Line (BEOL). O processamento FEOL centra-se na formação de transístores diretamente no silício. Isto envolve o crescimento de uma camada de silício ultrapuro através de epitaxia, potencialmente incorporando métodos como a deposição de silício-germânio (SiGe) ou a tecnologia de silício-sobre-isolador para melhorar o desempenho do transístor. A fotolitografia é uma técnica vital para a definição de padrões no dispositivo semicondutor. Utiliza a luz para transferir um padrão geométrico de uma fotomáscara para um fotoresistente químico sensível à luz na bolacha. A dimensão mínima do traço, determinada pelas linhas mais pequenas que podem ser modeladas, é conhecida como a largura da linha. A implantação de iões é outro passo crucial, em que os iões são acelerados a altas energias e dirigidos para o material alvo, alterando as suas propriedades eléctricas através da modificação precisa da condutividade e da concentração de portadores do semicondutor. Esta técnica é essencial para criar regiões específicas com caraterísticas eléctricas adaptadas. O recozimento, um processo de aquecimento e arrefecimento controlados, segue-se à implantação de iões para otimizar a integridade estrutural e o desempenho dos materiais semicondutores. Além disso, as técnicas avançadas, como a microusinagem de superfície e o processo LIGA, permitem a criação de projectos de circuitos e microestruturas complexos, vitais para o desenvolvimento de circuitos integrados modernos e de elevado desempenho. Todo o processo de fabrico ocorre em instalações especializadas, conhecidas como fábricas de semicondutores ou fabs, equipadas com salas limpas para manter um ambiente livre de contaminantes. Estas salas limpas são essenciais para garantir a precisão e a qualidade do produto final, empregando sistemas sofisticados de filtragem de ar e exigindo que o pessoal use vestuário especializado. Uma vez terminado o processamento da bolacha, os circuitos integrados individuais, designados por matrizes, são separados através da singulação de matrizes e podem ser submetidos a posterior montagem e embalagem. Este processo meticuloso garante a criação de chips semicondutores com caraterísticas eléctricas precisas, permitindo o avanço de vários dispositivos electrónicos, como computadores, smartphones e equipamento médico. O fabrico do chip OB5269 IC, tal como o de outros dispositivos semicondutores avançados, implica a utilização de várias tecnologias e técnicas de ponta, em constante evolução para melhorar o desempenho e a eficiência. Isto inclui a exploração de materiais alternativos como as fases MAX e métodos inovadores para diminuir a resistividade de condutores como o ruténio (Ru).

Presença no mercado

O chip OB5269 IC, concebido com caraterísticas como o arranque a alta tensão, o arranque suave e a alteração de frequência para EMI, encontra a sua relevância no contexto mais vasto do mercado de IC de potência. A indústria de circuitos integrados de controlo de potência evoluiu significativamente desde que o primeiro circuito integrado PWM foi introduzido em 1976. Em 2003, o mercado global de circuitos integrados de alimentação e gestão de energia foi estimado em mais de $5 mil milhões e prevê-se que cresça para quase $7 mil milhões até 2006

. Prevê-se que o mercado total de circuitos integrados de potência ultrapasse os $25,5 mil milhões até 2026, com uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 3% de 2020 a 2026. Este mercado é bastante diversificado, com taxas de crescimento variáveis nos diferentes segmentos. Quatro tipos principais de CIs de potência - PMICs multicanal, reguladores de comutação DC/DC, reguladores lineares e BMICs - representam atualmente cerca de 70% do mercado. Os PMIC multicanal, que representam 21% do mercado de IC de potência em 2020, são particularmente notáveis pela sua integração de vários conversores DC/DC e reguladores lineares num único pacote. Isto torna-os ideais para aplicações que requerem soluções compactas, como os smartphones e os ADAS. Os principais intervenientes neste segmento incluem a Apple, a Qualcomm, a Intel e a Samsung S.LSI. Os reguladores de comutação DC/DC, que detinham cerca de 17% do mercado em 2020, também apresentam um potencial de crescimento significativo, enfatizando ainda mais a natureza dinâmica do sector dos CI de potência. O chip OB5269 IC, com as suas caraterísticas de proteção avançadas e excelente desempenho EMI, alinha-se bem com as exigências em evolução deste mercado. A sua presença no panorama dos circuitos integrados de potência é indicativa da inovação e do desenvolvimento contínuos que caracterizam este segmento.

Vantagens

O chip OB5269 IC oferece várias vantagens notáveis que estão a impulsionar a sua adoção em várias aplicações tecnológicas. Uma das principais vantagens é a sua capacidade de suportar um elevado desempenho mantendo a eficiência energética, um fator crítico para os dispositivos electrónicos modernos que exigem um desempenho mais elevado com um menor consumo de energia

. O chip integra técnicas de fabrico avançadas, como a utilização de estruturas Supervia e o processamento semi-damasceno. As estruturas Supervia permitem a ligação de diferentes camadas metálicas, reduzindo assim o número de pistas e minimizando a área do chip. Esta caraterística é particularmente vantajosa para melhorar a capacidade de encaminhamento e o desempenho global do circuito integrado. Outra vantagem significativa do chip OB5269 IC é a sua compatibilidade com as ferramentas de litografia EUV de alto nível. O empenho da ASML em produzir estas ferramentas sublinha a trajetória da indústria no sentido da adoção deste método avançado de litografia, que oferece maior precisão e capacidade no fabrico de pastilhas. Esta compatibilidade assegura que o chip OB5269 IC pode ser produzido com elevado rendimento e o mínimo de defeitos, aumentando assim a sua fiabilidade e desempenho. O chip também beneficia da litografia computacional, um processo que optimiza a modelação de dispositivos semicondutores através da combinação de modelos algorítmicos com dados de bolachas de teste. Isto resulta em padrões altamente precisos e optimizados, que são cruciais para a funcionalidade do chip. Além disso, a utilização de resistência positiva durante a fase de litografia oferece capacidades de resolução mais elevadas, tornando-a a melhor escolha para o fabrico de semicondutores. A salicidação, um processo utilizado na fase BEOL (Back End of Line), reduz a resistência de certas regiões do semicondutor, melhorando assim a eficiência e o desempenho globais do chip. Além disso, o reconhecimento da inter-relação entre os processos unitários dentro de cada módulo ajuda a manter a qualidade e a fiabilidade do fabrico de semicondutores, assegurando que quaisquer alterações num processo não têm um impacto negativo nos outros.

Limitações e desafios

O chip OB5269 IC, como muitos outros circuitos integrados de gestão de energia (PMICs), enfrenta várias limitações e desafios. Uma questão significativa é a supervisão térmica dos componentes. Estes chips são concebidos com atributos de supervisão e controlo térmico para evitar o aquecimento excessivo. No entanto, a manutenção de níveis óptimos de temperatura continua a ser um desafio persistente, especialmente em ambientes de elevado desempenho ou densamente compactados

. A eficácia energética é outra preocupação fundamental. Embora os chips OB5269 IC se esforcem por afinar o consumo de energia para prolongar a vida útil da bateria e reduzir o desperdício de energia, conseguir uma eficiência óptima em várias aplicações é complexo e exige ajustes e avanços contínuos na conceção e na tecnologia. Os mecanismos de proteção contra falhas estão integrados para detetar e atuar em caso de falhas como sobretensão, sobrecorrente e sobreaquecimento. No entanto, garantir que estes mecanismos são suficientemente robustos para proteger o dispositivo e os seus operadores em todas as condições de funcionamento é um desafio contínuo. Existe sempre o risco de falhas inesperadas que podem comprometer a segurança e a funcionalidade do dispositivo. Além disso, a miniaturização contínua dos componentes electrónicos representa um obstáculo significativo. À medida que as dimensões dos dispositivos diminuem, os componentes, incluindo os PMIC como o OB5269, também têm de ficar mais pequenos. Esta miniaturização exige técnicas de fabrico avançadas e soluções de conceção inovadoras para manter o desempenho e a fiabilidade, reduzindo simultaneamente o tamanho. A indústria de semicondutores também se debate com limitações de variabilidade e congestionamento de encaminhamento, especialmente à medida que as dimensões dos dispositivos se aproximam do nó tecnológico de 5 nm. Estas questões conduzem a um aumento do atraso do sinal e do consumo de energia devido à redução da área da secção transversal dos fios metálicos, o que eleva o produto resistência-capacitância (RC) do sistema de interligação. Além disso, a rápida evolução e a elevada procura no mercado exercem uma pressão adicional sobre os fabricantes para inovarem e ultrapassarem rapidamente estes desafios. Prevê-se que o mercado de circuitos integrados de potência cresça significativamente, com uma dimensão de mercado projectada de mais de US$25,5 mil milhões até 2026. No entanto, este crescimento não é uniforme em todos os tipos de circuitos integrados de potência e os diferentes segmentos enfrentam desafios e factores de crescimento únicos.

Tendências futuras

A indústria de semicondutores está preparada para desenvolvimentos significativos à medida que entra numa fase de transformação. Com as novas políticas agressivas dos EUA e as tensões geopolíticas a fragmentarem potencialmente a indústria global de semicondutores, o sector está preparado para um futuro desafiante mas promissor

. Apesar do declínio previsto do crescimento em 2023 devido à estabilização da procura de eletrónica de consumo, espera-se que a indústria recupere em 2024, impulsionada pela crescente procura de tecnologias emergentes como a inteligência artificial (IA), a Internet das Coisas (IoT) e as redes 5G.

Avanços tecnológicos

A marcha incessante da inovação, em especial no domínio da IA, da tecnologia 5G e da IdC, constitui um fator determinante para o mercado mundial de semicondutores

. A IA está agora pronta a revolucionar o próprio design de semicondutores, tirando partido dos algoritmos de IA para automatizar tarefas, otimizar processos de disposição e prever potenciais desafios, acabando por acelerar o desenvolvimento de circuitos integrados e fornecendo produtos com melhor desempenho. A ênfase da indústria na miniaturização e no aumento da eficiência energética continua a ser primordial, alargando os limites da conceção e fabrico de chips.

Dinâmica do mercado

À medida que o sector dos semicondutores e da eletrónica evolui, encontra imensas oportunidades, especialmente com a mudança da indústria automóvel para veículos eléctricos e sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS). A crescente dependência de dispositivos conectados e a crescente procura de computação de alto desempenho em centros de dados abrem ainda mais novas fronteiras para os fabricantes de semicondutores

. O mercado total de circuitos integrados de potência, que deverá atingir mais de US$25,5 mil milhões até 2026, exemplifica o potencial de crescimento do sector, impulsionado por uma procura robusta em vários segmentos.

Sustentabilidade e energia verde

O impulso global no sentido da sustentabilidade e das soluções de energia verde aumenta a importância das tecnologias de semicondutores no desenvolvimento de soluções energeticamente eficientes. Estas tecnologias são cruciais para apoiar o desenvolvimento de dispositivos inteligentes, automação industrial e outras aplicações que contribuem para um mundo mais sustentável.