IBM ha annunciato oggi una tecnologia innovativa di produzione dei chip che consente una diversa gestione dei consumi nei semiconduttori
Il processo di IBM integra capacità di comunicazioni wireless in un unico chip di gestione dell’alimentazione, un’innovazione che taglia i costi di produzione (20% o più), per consentire ai progettisti e ai produttori di chip di creare una nuova classe di semiconduttori: chip ultra-piccoli e dal prezzo accessibile, che controllano il consumo di potenza, comunicando in tempo reale con i sistemi utilizzati per monitorare gli edifici “intelligenti”, le reti energetiche e i sistemi di trasporto.
La funzione principale dei chip per la gestione dell’alimentazione è ottimizzare il consumo di potenza e servire da ponte, in modo tale che l’elettricità possa fluire senza interruzioni tra sistemi e circuiti elettronici che richiedono vari livelli di corrente. Sono componenti chiave utilizzati nei pannelli solari, ad esempio, e diffusamente impiegati in tutti i segmenti industriali: automobili, elettronica di consumo (televisori digitali) e comunicazioni mobili (telefoni cellulari).
Utilizzare lo stesso processo di realizzazione dei chip impiegato nei computer e negli smart phone, CMOS-7HV consente a IBM di ridurre i costi di produzione di questi chip e permette anche di integrare un numero senza precedenti di nuove funzioni in un solo chip, laddove in precedenza ne servivano tre o quattro. Tali progressi sono cruciali per la realizzazione di sistemi intelligenti, in cui l’ubiquità di sensori economici, a chip singolo, dipende da una tecnologia di fabbricazione accessibile in termini di prezzo.
Il mercato dei semiconduttori per la gestione dell’alimentazione è di circa 31 miliardi di dollari nel 2010 – è cresciuto del 40 per cento rispetto al 2009 – ed è destinato a raddoppiarsi entro il 2014, secondo iSuppli. Gran parte della domanda è generata dai produttori di energia alternativa ed elettronica di consumo, sebbene qualsiasi dispositivo dotato di alimentatore, batteria o cavo di alimentazione utilizzi un chip di gestione dell’alimentazione.
I dispositivi con alimentatori utilizzano molta elettricità, assorbendo più della metà del mercato globale dell’alimentazione da 30 miliardi di dollari l’anno, attraverso i loro cablaggi – il 60% di tale elettricità viene sprecata o dispersa, con un costo per i consumatori di 10 miliardi di dollari l’anno.* Le nuove tecnologie di fabbricazione dei semiconduttori, quali CMOS-7HV, possono aiutare i costruttori di elettronica a controllare le dispersioni di potenza, che consentiranno l’uso di batterie più piccole e più potenti.
Wispry, Irvine, California, è un fornitore leader di chip wireless, che si trovano in dispositivi come gli smart phones. “Il processo di IBM si avvicina all’obiettivo ultimo del wireless – connettersi ovunque, in qualsiasi momento”, ha spiegato Jeff Hilbert, president e co-fondatore. “Consentendo una gestione dell’alimentazione più efficiente negli smart phone, la tecnologia di IBM apre la possibilità di utilizzare batterie più piccole e più leggere, o che necessitano di minore tempo di ricarica, per fornire la stessa quantità di tempo di “conversazione”, condivisione video o scatto di foto”.
Innovazione rivoluzionaria: un’integrazione che aiuta a commercializzare nuova energia
CMOS-7HV offre ai produttori di chip per la gestione dell’alimentazione (Power Management, PM) la possibilità di accelerare il rollout di nuove classi di prodotti e infrastruttura. Ad esempio:
Energia alternativa – La tecnologia di PM wireless di IBM può essere utilizzata per creare chip avanzati di ottimizzazione della potenza, situati su singoli pannelli solari, per ottimizzare l’energia erogata di un intero impianto – raccogliendo fino al 57% della potenza tipicamente persa nelle condizioni reali, ad es. pannelli sporchi.
Veicoli elettrici e ibridi – I chip di PM wireless potrebbero ridurre il peso dei cablaggi dell’auto fino al 30% – un obiettivo chiave delle case produttrici.
Edifici intelligenti – Poiché gli edifici in tutto il mondo consumano più del 40% di tutta l’energia che utilizziamo – più di qualsiasi altro prodotto o bene – esiste l’esigenza di dotarli di una nuova tecnologia di monitoraggio energetico che faccia ampio uso dei chip di PM. Con la tecnologia IBM, questi chip di PM diventano sempre più piccoli ed economici e possono eliminare un cablaggio oneroso e invadente, rendendo tali “retrofit” di efficienza energetica un compito più facile per il tipico proprietario di casa, che può osservare un miglioramento dell’efficienza fino al 50%. La tecnologia dei semiconduttori, quale CMOS-7HV, sarà un elemento di supporto chiave degli edifici “Zero Net” del futuro – strutture che funzionano senza inquinare.
I punti salienti di IBM CMOS-7HV
Litografia 180 nm
Tecnologia CMOS ad alta tensione, con triplo ossido di gate, comprendente FETS ad alta tensione da 20 a 50 V, estendibili a 120 V
Isolamento STI (Shallow-Trench Isolation)
150 K circuito/mm2
Funzionalità RF
— Resistori di polisilicio, a diffusione e well di precisione
— Condensatori MIM, condensatori naturali verticali per l’uso ad alta tensione
— Varactor
— Diodo a barriera Schottky HV
— Induttori
Da tre a sei livelli di Al, incluso ultimo metallo spesso
Memoria OTP (One-Time Programmable)
Terminali “wire-bond” o “solder-bump”
