Presentation at "collegio Volta" related to the microelectronics research activity during my Phd at university of Pavia (in italian language)
This presentation collects the research activities results of three year of Phd in microelectronics at the university of Pavia and at Marvell semiconductor Italy.
This presentation collects the research activities results of three year of Phd in microelectronics at the university of Pavia and at Marvell semiconductor Italy.
Amplificatore audio integrato per telefoni cellulari
1. Amplificatore audio integrato per
telefoni cellulari
Dottorato di ricerca in ingegneria microelettronica
Coordinatore: Prof. Rinaldo Castello
Alex Lollio
Collegio A. Volta Seminari Interni A.A.20082009
2. Sommario
1. Introduzione ai circuiti integrati
i. storia dell'elettronica
ii. nascita dei circuiti integrati
iii. circuiti integrati moderni
iv.mercato dei semiconduttori
2. Scopo dell'attività di ricerca
i. dispositivi portatili
ii. efficienza nei circuiti integrati
iii.efficienza dell'amplificatore in classe G
iv.difficoltà incontrate nel progetto
3. Conclusioni
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4. ENIAC, il primo computer elettronico
anno 1946
costo $ 486'000
area 180mq
peso 30 t
18'000 valvole
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5. La rivoluzione del transistor
anno 1948
Laboratori Bell
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6. Primo circuito integrato
Anno 1966
Motorola
12 transistor
5 resistori
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8. Intel Pentium IV
Anno 2004
42 milioni di
transistori
Frequenza: 3 GHz
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9. Crescita dell'integrazione su silicio
K 1 Miliardo di Transistori
1,000,000
100,000
Pentium® 4 Processor
Pentium® III Processor
10,000 Pentium® II Processor
Pentium® Pro Processor
1,000 Pentium® Processor
i486™ Processor
i386™ Processor
100
80286
8086
10
Intel
1
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
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10. Paragone tra la dimensione di un uomo
e di un transistor
Un transistore in un chip di 1.5mm di lunghezza
è come un uomo in una città di 20km di
diametro, per esempio Roma.
mm
1.5
Roma
20km
Collegio A. Volta Seminari Interni A.A.20082009 10
11. Paragone tra il cuore di un uomo e il
clock di un chip
Il segnale di clock di un moderno microprocessore
“batte” 3 miliardi di volte per secondo
Il cuore di un uomo batte circa una volta per secondo.
In 96 anni di vita il cuore di un uomo batte per 3 miliardi di
volte.
96 anni per un uomo sono come un secondo per un
circuito integrato
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12. Mercato della microelettronica
➔ Negli ultimi 40 anni il mercato dei
semiconduttori è cresciuto del 15 % ogni anno
➔ Nel 2000 il mercato dei semiconduttori ha
superato 200 miliardi di dollari di fatturato
➔ L'investimento in ricerca e sviluppo è il 1520%
del fatturato annuo
➔ Il 2530% è investito per rinnovare gli impianti
produttivi
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14. Dispositivi portatili
● incremento nella produzione di dispositivi portatili
● necessità di ridurre la dissipazione di potenza
● studio di nuove soluzioni circuitali ad alta efficienza
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15. Efficienza
potenza assorbita dal carico (altoparlante)
PL
=
Pali potenza assorbita dall'alimentazione
=100 % il chip non dissipa potenza (tutta la
potenza assorbita finisce sul carico)
100 % il chip dissipa parte della potenza
che viene trasferita al carico
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16. Efficienza
PL v L⋅i L
= =
P ali v ali⋅i ali
i ali
iL
v ali vL
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17. Efficienza (classe G)
PL v L⋅i L
= =
P ali v ali⋅i ali
i ali
iL
v ali vL
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18. Efficienza (classe G)
PL v L⋅i L
= =
P ali v ali⋅i ali
i ali
iL
v ali vL
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19. Efficienza (classe G)
PL v L⋅i L
= =
P ali v ali⋅i ali
i ali
iL
vL
v ali
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20. Efficienza
singola alimentazione
doppia alimentazione
vL
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21. Efficienza (esempio pratico)
Ipotesi:
➔ Volume dell'amplificatore pari a un quinto della
dinamica consentita.
➔ Potenza trasferita al carico pari a 10 mWatt.
batterie da 1.5 V da 1000mAh
singola alimentazione circa 9 ore
doppia alimentazione circa 18 ore
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22. Svantaggi della doppia alimentazione
➔ l'area del chip è maggiore
➔ il sistema è molto più complicato
➔ distorsione legata alla
commutazione tra le alimentazioni
➔ sono necessari un numero
maggiore di componenti esterni al
chip
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