LSI - Labortório de Sistemas Integráveis

Laboratório de Sistemas Integráveis
Professores:

- Antonio Carlos Seabra
- Armando Antonio Maria Laganá
- Emílio del Moral Hernandez
- Marcelo Knorich Zuffo
- Márcio Lobo Netto
- João Antonio Martino
- Ronaldo Domingues Mansano
- Roseli de Deus Lopes
- Sebastião Gomes dos Santos Filho
- Sérgio Takeo Kofuji
- Wilhelmus Adrianus Maria Van Noije

Elaborado por A.C.Seabra 01/06/2011

Perfil da Pesquisa de Ponta no Brasil
USP é primeira colocada em vários rankings
Elaborado por A.C.Seabra 01/06/2011 Elaborado por A.C.Seabra 01/06/2011

 Webometrics of the World, Top Universities 2010
Brasil em 10º lugar!
USP em 51º lugar no mundo!
Por quê?

- Não considera apenas
número de artigos publicados;

Considera outros aspectos de
impacto coletivo tais como:

- número de universidades no
ranking relativo ao PIB nacional

- número de universidades no
ranking relativo ao tamanho da
população

Apresentação 2011 para os Alunos do PSI A.C.Seabra 1

O que é o LSI do PSI?

 Laboratório de Sistemas Integráveis
 Professores: 11
 Funcionários USP e de Projetos: 33
 Pesquisadores/Pós doutores: 79
 Estudantes de doutorado: 31
 Estudantes de Mestrado: 92
 Estudantes de Iniciação Científica: 54

 6 Professores são Pesquisadores CNPq
(o PSI tem 18 Pesquisadores CNPq em 35 professores!)
 São aproximadamente 500 pesquisadores em Eng.Elétrica/Microeletrônica
no Brasil!


Modelo LSI de Pesquisa e
Desenvolvimento

Col.
Col. Física Química

Col.
Engenharia
Col. LSI
Medicina (Eng. Sist. Eletrônicos
Escola Politécnica
USP)
Braço
Tecnológico
Projetos c/
Indústria
Spin-offs



Empresas de Tecnologia
que nasceram do LSI/PSI

 MEMS ‐ Microsistemas Integrados Híbridos de
Pressão, Indústria e Comércio Ltda. (sensores de
pressão)

 HCA ‐ Sistemas Inteligentes de Sensoriamento
Integrados Ind. e Com. & Pesquisa (sensores de
pressão)

 Holovision (lentes difrativas
http://www.hvision.com.br/)

Braço Tecnológico

 Orientado por Contratos
 Projeto de CIs VLSI
 Linha de PCIs de alto desempenho
 Projetos em geral com a Indústria
▪ Micro e Nanossensores
▪ Sistemas Eletrônicos
▪ Desenvolvimento de Software Aplicado



Laboratórios LSI‐PSI‐EPUSP

LSI-PSI-EPUSP – Sala Limpa



Sala de Desenvolvimento de Circuitos Híbridos




Sala de Desenvolvimento de Dispositivos Ópticos



Sala de Caracterização Elétrica

40 360
35
300
30
240
25
Phase ( )
AV (dB)

20 180
15 HF OTA - DT I
Conventional 120
o

10 LLD/L=0.33
LLD/L=0.5 60
5 SPICE

0 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
f (Hz)




Sala de Microscopia & Nanolitografia Eletrônicas



Caverna Digital




Linha de Montagem SMT


Atividades do LSI/PSI/EPUSP

 Pesquisa Aplicada

 Pesquisa Básica



Pesquisa Aplicada
Sensores de Hidrogênio
Prof. Sebastião

80,8
80,6

Resistência ( )
80,4
80,2
80,0
td =1500s
79,8 ts =280s
79,6
79,4
4600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200 6400

Tempo (s)

membrana 3,0

135oC
2,5
125oC
2,0
)
4mm
R/R (%

1,5

20mm câmara 1,0

0,5

0,0
suporte 1 10 100 1000 10000
Concentração de H 2 (ppm)
PSI/EPUSP

Pesquisa Aplicada
Microssistemas Embarcados
Prof. Seabra

 Microssistemas Analíticos
 Contaminantes em Água (Metais Pesados, Fosfatos, etc.)
Conector para
detector
Flui Controle dos
dos  LEDsSensor de
C Temperatura
Comun
icação
USB

Pb ++



Pesquisa Aplicada
Análise Estrutural e Circuital de Chips
Prof. Seabra

Chip

Corte A-A´


Pesquisa Aplicada
Pequenos Satélites para Transmissão de Dados
Prof. Seabra e Pesq. Nilton Morimoto
Projeto de pequenos
satélites no PSI
 Tipos
 CUBESAT
 TUBESAT

 Experimentos
 Imagens terrestres
 Coleta de dados hídricos
 Teste de Circuitos Integrados
 Validação em órbita: circuitos Integrados,
sub‐sistemas, controle de atitude,
transceptores, etc.

 Equipe
 Estudantes de graduação
 Estudantes de pós‐graduação

 Atividades
 Planejamento e gerenciamento da missão
 Experimentos
 Projeto de hardware e software
 Construção e testes
 Operação de estação de terra e dos
experimentos


Pesquisa Aplicada
Microlentes
Prof. Ronaldo Mansano


Pesquisa Aplicada
Desenvolvimento de Strain Gauges
Prof. Ronaldo Mansano e Nilton Morimoto
Aplicações:
• Células de carga (balanças)
• Sensores de pressão
• Acelerômetros por deformação
• Testes de tração, compressão e torção



Pesquisa Aplicada
Receptor de TV‐Digital
Prof. Marcelo Zuffo

BGA
 0,45 mm / 0,80 mm pitch

BGA
1144 Balls


Pesquisa Aplicada
Certificação Digital
Prof. Marcelo Zuffo
Services:

 On‐line certificate verification regarding its
certification policy and certificate usage
 Digital signature standards
 CMS or XML digital signatures
 Regulations, mechanisms, procedures and
tests to long‐term digital signatures
verification and validation process
 Timestamping
 digital signature formats
 Attribute Certificates
 Establishment of interoperability requirements
for PKI equipments, devices and systems



Pesquisa Aplicada
Design House de CIs
Prof. Wilhelmus


Pesquisa Aplicada
Desenvolvimento de Sw. para Celulares
Prof. Wilhelmus e Pesq. Nilton Morimoto

 Softwares para:
 Desenvolvimento
 Adaptações regionais
 Bug Fix
 América Latina



Atividades do LSI/PSI/EPUSP

 Pesquisa Aplicada

 Pesquisa Básica


Grupo Cognitio: Núcleo de Ciência Cognitiva da
USP e de Pesquisa do PSI Prof. Márcio Lobo Netto


 Ciência Cognitiva
 Compreensão da mente natural
 Proposições para mentes artificiais
 Vida Artificial
 Compreensão da vida natural
 Proposições para vida artificial
 Para ambas, em linhas gerais
 Conceitos e fundamentos
 Áreas correlatas (interdisciplinaridade)
 Modelos computacionais
 Desenvolvimento de simuladores



Grup0 ICONE - Inteligência Computacional,
Modelagem e Neurocomputação Eletrônica
Prof. Emílio del Moral Hernandez

http://www.lsi.usp.br/ICONE/

27

Atividades de Pesquisa no ICONE

 Data Mining e Web Mining
 Clustering de Dados Multidimensionais
 Reconhecimento de Padrões e Inteligência Artificial
 Classificação e Processamento de Imagens
 Support Vector Machines
 ANN aplicada a Sistemas de Medidas e Metrologia
 Chaotic Neural Nets + Spiking NNets + Electronic
Implementation of model neurons

28


Grupo de Meios Eletrônicos
Interativos Prof. Marcelo Knorich Zuffo
Profa. Roseli de Deus Lopes

www.lsi.usp.br/interativos

 Pesquisar e desenvolver sistemas eletrônicos
interativos complexos e integrados
 Linhas de pesquisa e atividades
 Realidade Virtual e Aumentada
 Saúde, educação, trabalho e entretenimento digital
 TV Digital
 Computação visual de alto desempenho
 Segurança da informação
 Feira Brasileira de Ciências e Engenharia


Simulador do Passadiço do Porta aviões
São Paulo



Pesquisa do Laptop Educacional

Jan/05 Jun/05 Aug/05 Sep/05 Jul/06 Nov/06 Jan/07 March/07 May/07

Technical Evaluation,
Negroponte
Research,
announcement
in Davos motherboard tests
workshops, visits,
panels, etc.
OLPC is
presented to
the Brazilian
President


FEBRACE – Feira Brasileira de Ciências
e Engenharia - Criatividade e Inovação

• Organização e Realização:
USP (por meio da Escola Politécnica)
• Diversos patrocínios e apoios:
• INTEL, PETROBRÁS, MCT, SCT-SP, ...

• Seleção dos finalistas a partir de submissão
de relatórios de projetos (+ feiras afiliadas)



Grupo SOI/CMOS
Prof. João Antonio Martino


SOI MOSFETs de Múltiplas Portas
“Multiple Gates”
SOI MOSFETs de Múltiplas Portas
G G G
D D D
S S S

1 2 3
Óxido Enterrado

G D G
D
1: Porta única
2: Porta dupla S S
3: Porta tripla
4: Porta quádrupla 4 5
5: gate (3+) Óxido Enterrado


Estudo, Fabricação, Caracterização Elétrica e Simulação
de Transistores de Múltiplas Portas (3D)


Porta Fonte

Dreno
ID

Óxido Enterrado

Prof. Dr. João Antonio Martino
Prof. Dr. Antonio Carlos Seabra
Elaborado por A.C.Seabra 01/06/2011 Prof. Dr. Sebastião Gomes dos por A.C.Seabra 01/06/2011
Elaborado Santos Filho


Desenvolvimento de Novos Dispositivos Eletrônicos


Memórias
volátil Não-volátil

RAM ROM

SRAM DRAM ROM EPROM ...

WL WL

1T 1T
1C

BL BL

Célula de memória com 1 só Transistor


Exemplo de Aplicação do GC SOI nMOSFET :
Amplificador Operacional UCL/Bélgica

40 360
35
300
30
240
25
Phase ( )
AV (dB)

20 180
15 HF OTA - DT I
Conventional 120
o

10 LLD/L=0.33
LLD/L=0.5 60
5 SPICE
•Principal Bloco Construtivo de 0 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
Circuitos Analógicos f (Hz)
Publicação : S. P. Gimenez, M. A. Pavanello, J. A. Martino; SOI Symposium/ECS, Quebec, 2005


Grupo de Nanotecnologia
Aplicada Prof. Ronaldo Domingues Mansano


HDPCVD Deposition
System

Micro Células a Combustível
Objetivo: Desenvolver um processo de fabricação de uma célula a
combustível de escala milimétrica utilizando técnicas de micro fabricação.

Lâmina de Si dupla face polida

Oxidação de 1um em ambiente
de O2 a 1150 °C

Litografia em ambas as faces
Fotos MEV da estrutura finalizada

Corrosão anisotrópica de Si com 0,16

TMAH a 12% e 80 °C seguido 0,14

por deposição de Ti por 0,12

sputtering 0,10
Tensão (V)

0,08

0,06

0,04
Montagem da Célula utilizando
0,02
catalisadores dispersos em
0,00
carbono e Nafion liquido 0,0 5,0µ 10,0µ 15,0µ 20,0µ 25,0µ 30,0µ 35,0µ 40,0µ
Corrente (A)

Célula montada em encapsulamento de teste Curva atual de polarização da célula
alimentada com etanol a 20% em volume



Grupo de Fabricação de Nanoestruturas
Prof. Antonio Carlos Seabra

www.lsi.usp.br/~acseabra
 Processos de definição dos traçados
 Nanolitografia
 Corrosão por Plasma

 Estudo de nanossensores
 Baseados em Grafeno
 Aplicação na determinação de parâmetros de qualidade
da água

 Núcleo de Pesquisa USP em Nanossistemas e
Nanotecnologia – NAP‐NN ‐(Poli‐Física‐Química)

Nanoestruturas por litografia de escrita direta
por feixe de elétrons

 FinFETs

 Microsquids



Estudo de transporte eletrônico

 Transporte Eletrônico

10 m


Estudo de Nanodispositivos

 Dispositivos com Grafeno

2 m

 Folha de Grafeno previamente depositada
 Eletrodos de ouro depositados a seguir
 Contato final por feixe de elétrons


Grupo de Engenharia de Superfícies
Prof. Sebastião Gomes dos Santos Filho

 Utilizar os conhecimentos de engenharia

nanoeletrônica e química no desenvolvimentos de
novas superfícies (p. ex. sensor de hidrogênio)
80,8
80,6

Resistência ( )
80,4
80,2
80,0 td
79,8 ts =1500s
79,6
79,4 =280s
4600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200 6400

Tempo (s)

membrana 3,0

135oC
2,5
125oC
2,0
)

4mm
R/R (%

1,5

20mm câmara 1,0

0,5

0,0
suporte 1 10 100 1000
Concentração de H 2 (ppm) por A.C.Seabra 01/06/2011
10000

Elaborado por A.C.Seabra 01/06/2011 Elaborado
PSI/EPUSP

Grupo de Computação Pervasiva e de Alto
Desempenho (PAD) Prof. Sérgio Takeo Kofuji

 Computação Vestível www.pad.lsi.usp.br
 Sensores e atuadores vestíveis
 Interfaces EEG, EMG, ECG vestíveis para monitoração de saúde e IHM
 Smart Textiles
 Sistemas de Imageamento de Alto Desempenho
 Sistemas de Radar Ultra‐WideBand
 Sistemas de Visão através de Parede e de Penetração de Solo
 Sistemas Embarcados e Ciberfísicos (SE&C)
 Métodos Formais em SE&C
 Redes de Sensores e Atuadores Inteligentes
 Redes Industriais
 Computação de Alto Desempenho
 Processamento de Alto Desempenho com GPGPUs
 Simulação Eletromagnética Escalável
 Arquitetura de Computadores Avançados
 Simulação
 Emulação em FPGA
 Segurança da Informação
 Segurança em redes industriais
 Simulação de Sistemas de Defesa Cibernética
 Redes de Computadores
 Internet do Futuro


Grupo de Eletrônica Embarcada Automotiva
Prof. Armando Antonio Maria Laganá


 Estudo e desenvolvimento de novos sistemas
eletrônicos embarcados para a área
automobilística:

 Sistemas de Injeção Eletrônica
 Sistemas de Freio Eletrônico
 Sistemas de Comunicação


Grupo de Projeto de Circuitos Integrados
Prof. Wilhelms Adrianus Maria Van Noije


 Projeto de Circuitos Integrados Avançados

 Coordenação de uma Design House
▪ Sensor de falhas em rede elétrica
▪ ID Tags
▪ ....
 Estudo de novos circuitos integrados para
comunicações



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