Os transistores e as cidades onde a maioria deles vivem (os circuitos integrados) estão entre as maiores invenções da eletrônica
Os circuitos integrados são os componentes mais importantes dos equipamentos eletrônicos modernos
Os circuitos integrados VLSI (Very Large Scale Integration) modernos possuem mais de 2 bilhões de transistores
Em breve serão lançados microprocessadores com transistores de 22 nm (0.022 µm) e espera-se que em 2013 sejam lançados de 16 nm (0.016 µm) e em 2015 de 11 nm (0.011 µm).
O circuito integrado foi desenvolvido pelo engenheiro Jack S. Kilby da Texas Instruments em 1958
As clean room usadas na fabricação de modernos circuitos integrados VLSI possuem uma atmosfera filtrada extremamente limpa.
Todos os anos são fabricados dezenas de bilhões de circuitos integrados, mais do que a população da Terra
Os circuitos integrados (circuitos eletrônicos com milhares, milhões ou bilhões de transistores e outros componentes como capacitores e resistores em uma pastilha de silício) estão presentes em quase 100% dos aparelhos eletrônicos, dos mais simples aos mais complexos, de relógios de pulso a satélites de comunicação, passando por computadores pessoais, TVs, celulares, maquinas fotográficas, maquinas de Xerox , etc.
As empresas que montam os aparelhos eletrônicos não necessariamente projetam e/ou fabricam os circuitos integrados presentes neles. Normalmente os aparelhos eletrônicos possuem circuitos integrados projetados e/ou fabricados por diferentes empresas em diferentes paises.
A maioria das empresas que projetam e/ou fabricam circuitos integrados são desconhecidas das pessoas, pois os seus produtos estão escondidos dentro dos aparelhos eletrônicos.
É comum uma empresa projetar e/ou fabricar circuitos integrados para a concorrente.
A calculadora Hewlett-Packard HP 50G (muito usada em cursos de matemática, física, química, engenharia pelo mundo), tem o seu microprocessador ARM projetado e fabricado pela Texas Instruments, que também tem a sua linha de calculadoras. O iPad, montado pela empresa de Taiwan Foxconn, tem o seu microprocessador ARM (Apple A4 e Apple A5) projetado pela Apple e fabricado pela Samsung. A Sony fabrica sensores para câmeras fotográficas da Nikon e Canon.
Algumas empresas projetam e/ou montam aparelhos eletrônicos e também projetam e/ou fabricam circuitos integrados (Sony, Panasonic, Samsung, Toshiba, Philips e LG).
As modernas fabricas de circuitos integrados são muito automatizadas, necessitando de menos funcionários do que a montagem de aparelhos eletrônicos.
A América do Sul, a África e Oriente Médio (exceção: Israel) não possuem empresas de projeto e/ou fabricação de Circuitos Integrados VLSI.
A grande maioria das fabricas de circuitos integrados estão situadas nos Estados Unidos, Japão, Europa e nos tigres asiáticos Coréia do Sul e Taiwan.
Alguns circuitos integrados são projetados e fabricados em um pais ou em paises diferentes e quando terminados são encapsulados (no envolucro de plástico ou metal) e testados em outro pais. Um exemplo são os processadores da Intel Made in Costa Rica são apenas encapsulados e testado na Costa Rica.
Existem empresas que:
Ï Projetam e fabricam os Circuitos Integrados
Ï Projetam, mas não fabricam os Circuitos Integrados
Ï Fabricam Circuitos Integrados com projetos feitos por outras empresas
Estados Unidos, Japão, Europa e os tigres asiáticos Coréia do Sul e Taiwan dominam o mercado mundial de projeto e/ou fabricação de circuitos integrados
Ï A NVidia projeta os seus processadores no seu quartel general, no Vale do Silício, na Califórnia. A fabricação é feita pela TSMC em Taiwan.
Ï A ATI projeta os seus processadores no seu quartel general, no Canadá.
Ï A Samsung é a maior projetista e fabricante de circuitos integrados de memória do mundo. A Toshiba é a segunda maior projetista e fabricante de circuitos integrados de memória do mundo. A Hynix e a Micron Technology também são projetistas e fabricantes de circuitos integrados de memória.
Ï A Texas Instruments é líder mundial no projeto e fabricação de processadores digitais de sinais, micro-controladores e conversores analógico-digitais. A Texas Instruments é responsável por inúmeras invenções, como a primeira calculadora de bolso e foi a segunda empresa a lançar um circuito integrado no mercado.
Ï A STMicroelectronics tem fabricas na Itália, França, Malta, Tunísia e Cingapura.
Ï A Qualcomm inventou e detem as patentes do sistema de multiplexação CDMA (Code Division Multiple Access), usado na telefonia celular em todo o mundo. A Qualcomm projeta chipsets CDMA para celulares.
Ï A Qualcomm e a Broadcom projetam circuitos integrados que são fabricados pela TSMC. A Broadcom também projeta circuitos integrados para receptores de TV via satélite.
Ï A Freescale possui 3 fabricas nos EUA (Austin, Oak Hill e Chandler) e 1 no Japão (Sendai)
Ï A NXP Netherlands pertence a Phillips.
A empresa britânica ARM é pouco conhecida, mas desempenha um papel fundamental na industria dos aparelhos portáteis (tablets, celulares, smartphones, calculadoras cientificas, câmeras fotográficas, filmadoras, TVs de LCD e Plasma, aparelhos de Blu-Ray, etc): ela desenvolveu e detem as patentes do conjunto de instruções ARM, que são usadas em quase 100% dos microprocessadores instalados nesses aparelhos.
Em 2005, 98% dos mais de 1 bilhões de celulares produzidos no mundo usavam microprocessadores ARM.
O ARM está para os microprocessadores dos aparelhos portáteis assim como o x86 está para os microprocessadores Intel e AMD dos computadores.
Varias empresas projetam e/ou fabricam microprocessadores com instruções ARM para aparelhos portáteis:
Diferente dos processadores x86, que são produzidos pela Intel e pela AMD (e em menor volume também pela VIA), os chips ARM não são produzidos por uma única empresa, mas sim licenciados e produzidos por diversos fabricantes.
A ARM Ltd., que é a responsável pelo desenvolvimento dos chips e detentora dos direitos sobre a arquitetura, não produz os processadores, se limitando a licenciar os projetos a preços módicos para outros fabricantes, que podem optar por diversos tipos de licença, que vão de simples licenças para produzir os chips, a opções que permitem modificar os chips, incluir componentes adicionais, ou até mesmo ter acesso completo ao microcódigo e desenvolver chips compatíveis.
Este é o caso de fabricantes como a QualComm, a Texas Instruments e a Samsung, que desenvolvem soluções próprias, incluindo controladores auxiliares e frequentemente otimizações dentro do próprio núcleo de processamento.
Com exceção do Tegra 2, que inclui dois processadores ARM Cortex A9 não-modificados, combinados com a GPU desenvolvida pela nVidia e outros componentes, praticamente todos os SoCs para smartphones high-end que temos no mercado incluem modificações nas unidades de processamento que influenciam o desempenho e o consumo elétrico.
Embora seja comum dizermos que o Qualcomm Snapdragon inclui um processador Cortex A8, do ponto de vista técnico isso não é inteiramente correto, já que ele inclui um processador desenvolvido pela própria Qualcomm, o Scorpion, que apesar de ser baseado no Cortex A8 e compatível com ele, inclui muitas modificações e um desempenho ligeiramente diferente.
Texas Instruments OMAP 3630, um SoC (System on Chip) que além de um chip ARM Cortex A8 de 1.0 GHz, inclui também um processador gráfico 3D PowerVR SGX 530, controlador de memória, 64 KB de cache L1 e 256 KB de L2, processador de sinais e outros componentes, fabricado usando uma técnica de 45 nm:
SoC (System on Chip): Texas Instruments OMAP 4430
Smartphones: ARM X Atom (Intel)
Não é segredo para ninguém que a Intel tem investido pesado no desenvolvimento de versões de baixo consumo do Atom, com o objetivo de conquistar uma fatia do mercado de smartphones. Entretanto, os fabricantes de chips ARM como a Texas Instruments, a Qualcomm e a Samsung também não estão esperando sentados.
Quartel General da NVidia Vale do Silício Califórnia
NVidia
Quartel General da ATI Ontário Canadá
Quartel General da Intel Vale do Silício Califórnia
Quartel General da Advanced Micro Devices (AMD) - Vale do Silício - Califórnia
Quartel General da Texas Instruments - Dallas - Texas
Quartel General da Qualcomm - Vale do Silício - Califórnia
Quartel General da Broadcom - Vale do Silício - Califórnia
Lançado em 2000, o Pentium 4 Northwood tinha 1 core com 55 milhões de transistores de 130 nm (0.13 µm)
Atualmente o Intel Xeon Westmere-EX tem 10 cores com 2.6 bilhões de transistores de 32 nm (0.032 µm) em 512 mm²
Pentium 4 Northwood (1 core - 130 nm)
Xeon Westmere-EX (10 cores - 32 nm)
Xeon Westmere-EP (6 cores - 32 nm)
As calculadoras cientificas Texas Instruments TI-Nspire CAS e Hewlett-Packard HP 50G são exemplos de aparelhos portáteis que usam processadores com instruções ARM, ao invés do x86 usado nos PCs
O projeto e fabricação dos microprocessadores da Intel é feito em 3 paises:
Ï Estados Unidos [Oregon (D1C e D1D), Arizona (Fab 12 e 32), Novo México (Fab 11X)]
Ï Israel (Fab 28)
Ï Irlanda (Fab 24)
75% dos microprocessadores da Intel são fabricados nos Estados Unidos.
Depois que o microprocessador é fabricado, ele é encapsulado no invólucro de metal com os pinos e depois testado, o que é feito próximo aos mercados consumidores (Costa Rica, Vietnam, etc). Por isso vem escrito nos microprocessadores made in Costa Rica , etc.
A Intel abriu em 2010 uma unidade apenas para fabricação de chipsets de 65 nm na China (Fab 68) para abastecer o mercado local, pois o governo americano só autorizou a construção de uma fabrica de chipsets. A Intel está impedida pelo governo americano de construir fabricas de microprocessadores na China.
Os pontos amarelos são as fabricas de processadores e chipsets e os pontos brancos são as unidades de teste e encapsulamento
Assembly/test sites:
" Heredia, Costa Rica
" Chandler, Arizona
" Chengdu, China
" Kulim, Malaysia
" Penang, Malaysia
" Saigon, Vietnam
Fab sites
A Intel está investindo entre US$ 6 e 8 Bilhões na modernização de 2 fabricas nos estados do Arizona (Fab 12 e Fab 32) e 2 fabricas no estado do Oregon (D1C e D1D), alem da construção de uma nova fabrica no estado do Oregon (D1X), ambas para produzirem os microprocessadores de 22 nm
A futura fabrica da Intel no estado do Oregon (D1X) será a primeira fabrica de circuitos integrados no mundo a produzir com Wafers de 450 mm, o que permitirá produzir mais processadores e conseqüentemente reduzir os custos de produção
A AMD projeta os seus processadores no seu quartel general, no Vale do Silício, na Califórnia. A fabricação é feita pela Global Foundries (resultado da divisão da AMD em 2005) em uma fabrica na Alemanha, em Cingapura e outra fabrica da Global Foundries entrará em operação no estado de Nova York em 2011
Futura fabrica da Global Foundries (subsidiaria da AMD) em construção no Luther Forest Technology Campus no condado de Saratoga, no estado de Nova York - Foto Aérea de Julho de 2011
Fabrica da Global Foundries em Dresden na Alemanha
Fotos do interior da fabrica da Global Foundries em Dresden na Alemanha
O transistor foi inventado nos EUA em 1947 no Bell Labs pelo engenheiro eletrônico John Bardeen, pelo físico Walter Houser Brattain e pelo físico William Bradford Shockley. Os três foram laureados com o prêmio Nobel da Física em 1956. John Bardeen é a única pessoa a receber pela segunda vez o premio Nobel de Física (1972 pela teoria da supercondutividade)
A replica of the first working transistor.
Da esq. para dir., Bardeen, Schockley e Brattain
Bardeen, Brattain, and Shockley (seated) on the cover of Electronics magazine September 1948 Crystal Triode" issue.
Em 1958, o engenheiro eletrônico americano Jack S. Kilby da Texas Instruments desenvolveu o primeiro circuito integrado da historia. Jack S. Kilby foi laureado com o prêmio Nobel da Física em 2000. Paralelamente, o físico Robert N. Noyce (que depois seria um dos fundadores da Intel) desenvolveu os métodos atuais de fabricação de circuitos integrados.
Primeiro circuito integrado da historia.
Jack S. Kilby
O engenheiro eletrônico Andy Grove, o físico Robert Noyce (co-inventor do circuito integrado) e o químico-físico Gordon Moore saíram da Fairchild Semiconductor e fundaram a Intel em 1968
The founders of Intel pose with a rubylith of the 8080 CPU in 1978.
From left to right: Andy Grove, Robert Noyce and Gordon Moore.
Em 1974, a Texas Instruments lançou o primeiro micro-controlador da historia, o TMS 1000
O que é um Microcontrolador?
Histórico
Em 1969, uma equipe de engenheiros da INTEL, sob a responsabilidade do engenheiro Marcian Hoff, recebeu a missão de construir calculadoras com um número reduzido de circuitos integrados. Hoff, que já tinha uma boa experiência no projeto de computadores, propôs uma maneira fundamentalmente diferente de construir as calculadoras. Segundo ele, era possível construir uma máquina capaz de mudar sua funcionalidade com base em um programa armazenado em uma memória. Sendo assim, Hoff, juntamente com o engenheiro Frederico Faggin, implementaram para a INTEL o primeiro microprocessador.
Desde então os microprocessadores não pararam de evoluir. Porém, os microprocessadores não atendiam as necessidades dos engenheiros quando era necessário um processamento em sistemas embarcados, como celulares, aparelhos de som, televisão, controle de motores, etc.
Para suprir estas necessidades foi lançado o primeiro microcontrolador pela Texas em 1974, o TMS 1000 de 4 bits, que inclui RAM, ROM e suporte a I/O em um único chip, permitindo o uso sem qualquer outro chip externo.
Em 1977 a Intel lança o microcontrolador 8048, que possuía memória de programa externa (ROM), e memória de dados interna (RAM).
Em 1980 nasceu o 8051, com vários periféricos, 4K de memória de programa e 128 bytes de memória de dados, possibilitando o uso sem a necessidade de chips externos. Tem encapsulamento de 40 pinos, tecnologia HMOS e ainda hoje é largamente utilizado.
Atualmente há diversos fabricantes no mercado de microcontroladores, por exemplo, a ATMEL, a Microchip, a HOLTEK e a Motorola.
Aplicações
O microcontrolador é um componente bastante versátil, podendo através de sua programação ter diversas aplicações. O microcontrolador pode realizar desde o controle da velocidade e posição de um guindaste até o controle das lâmpadas decorativas de uma árvore de Natal. Basicamente, o modo de operação do microcontrolador irá variar de acordo com a necessidade de seu cliente.
Entre outras aplicações de um microcontrolador podemos citar automação industrial, controle de telefones celulares, auto-rádios, fornos de microondas e videocassetes. Além disso, a tendência da eletrônica digital é de se resumir a microcontroladores e a chips que concentram grandes circuitos lógicos, como os PLDs (Programmable Logic Devices). Para a maioria dos sistemas dedicados, o microcontrolador apresenta-se como a solução mais viável em função do baixo custo e facilidade de uso.
Logo, o microcontrolador, hoje em dia, é um elemento indispensável para o engenheiro elétrico, eletrônico ou ainda para o técnico de nível médio da área e hobbistas, em função de sua versatilidade e da enorme aplicabilidade.
Microcontrolador versus Microprocessador
Um microcontrolador difere de um microprocessador em vários aspectos. O primeiro e o mais importante é a sua funcionalidade. Para que um microprocessador possa ser usado outros componentes devem-lhe ser adicionados, tais como memória e componentes externos para receber e enviar dados. Em resumo, isso significa que o microprocessador é o verdadeiro coração do computador. Por outro lado, o microcontrolador foi projetado para ter tudo num só CI1. Nenhum outro componente externo é necessário para suas aplicações uma vez que todos os periféricos necessários já estão embutidos nele. Assim, poupamos tempo e espaço na construção dos dispositivos.
Do ponto de vista da aplicação, a principal diferença entre o microcontrolador e o microprocessador é que, para controle de sistemas embarcados, é necessário que o controlador seja dedicado a um pequeno conjunto de tarefas. O microcontrolador é construído para realizar o controle do ambiente externo e, por isso, possui circuitos elétricos mais adequados para conectar-se com o ambiente, além de ter um custo bem menor que o microprocessador. Essa característica o torna ideal para sua utilização em sistemas embarcados, como em detectores de fumaça, aeronaves e brinquedos, por exemplo.
Já o microprocessador é construído para otimizar o processamento de dados com o auxílio de diversos componentes externos, como memórias, co-processadores, dispositivos periféricos, etc., sendo sua aplicação mais voltada para tarefas que exijam a execução de diferentes programas e um alto volume de processamento de dados, como no computador, por exemplo.
TI first used the TMS 1000 MCU in the model SR-16 calculator in 1974.
Em 1970, o engenheiro eletrônico americano Robert Dennard desenvolveu a primeira memória DRAM (Dynamic Random Access Memory) da historia, a Intel i1103. As memórias i1103 foram usadas nas calculadoras da serie HP9800 da Hewlett-Packard na década de 70. Robert Dennard recebeu de Ronald Reagan a National Medal of Technology and Innovation em 1988
Intel i1103 1024-bit Dynamic RAM die photo
HP9800
Em 1971 foi lançado o primeiro microprocessador da historia - Intel 4004 Clock de 0.5 até 0.75 MHz e 2300 transistores (10 ¼m 10000 nm)
Em 17 de novembro de 2010, três engenheiros (o italiano Federico Faggin e os americanos Ted Hoff e Stanley Mazor) receberam a National Medal of Technology and Innovation pelo desenvolvimento do primeiro microprocessador da historia, o Intel 4004
President Barack Obama (R) presents a National Medal of Technology and Innovation to (L-R) Federico Faggin, Ted Hoff, and Stanley Mazor from Intel Corporation in the East Room of the White House November 17, 2010 in Washington, DC.
Pesquisadores da Universidade Santa Bárbara, Estados Unidos, trabalhando em conjunto com engenheiros da Intel, construíram o primeiro laser híbrido de silício, alimentado por energia elétrica.
Invenção abre caminho para circuitos integrados operados por luz, ao invés de corrente elétrica
O chip transmissor é composto por quatro lasers, cujos feixes de luz são dirigidos a um modulador óptico, responsável por codificar os dados a 12,5 Gbps em cada canal, resultando em 50 Gbps. [Imagem: Intel]
A nova tecnologia CMOS Integrated Silicon Nanophotonics integra componentes elétricos e ópticos na mesma pastilha de silício, permitindo processadores de computador que se comunicam usando pulsos de luz em vez de sinais elétricos. [Imagem: IBM]
Marvell anuncia Armada 628, primeiro processador ARM tri-core para smartphones e tablets
Eu não lembro muito bem, mas um transistor basicamente é um metal(?) semicondutor dividido (dopado) em 3 partes, a do meio com um polo e as demais com o outro.
Enfim, desconsiderando os erros acima hehe, como diabos esses caras fazem esse processo de deixar o material em uma parte mais positivo e em outra mais negativo, e ainda por cima, 2 bilhões de vezes, em uma plaquinha de alguns milimetros de lado?
“Sucesso é quando criamos algo de que podemos ter orgulho” (Richard Branson)
Canudo de engenharia só com 1 ano de atraso - 40% Completed >> Balanço 2011 = 2 anos de atraso
1 milhão dilmas de rendimento anual aos 30 - 0,002% Completed >> Balanço 2011 = 0,003% Completed
1000 abates entre os 16 e 30 - 0,006% Completed >> Balanço 2011 = 0,008%
Casar com uma virgem aos 31 - Error >> Balanço 2011 = Virgem?
HP-DM4 2050US 14''/ Corei3 2310M 2.1GHZ / 8GB DDR3 1333 / HD 640 GB / Windows 7 Home Premium 64bits Microsoft Xbox 360 Arcade (Jasper) - HD 60GB + TV 42" LCD Full HD LG Infinita - 42LD650 / Apple iPhone 4 16GB Vamos Vamos Meu Timão, Não Para de Lutar!! Vai Corinthians !!
Quando vejo a magnitude dessas indústrias, esse amontoado de cientistas, inventores, prêmios nobel, e comparo com nossa realidade. É de dar vergonha. A diferença é tão grande que não dá nem pra mensurar.
Mais de um ano depois de concluída, a primeira fábrica de chips do País já consumiu R$ 300 milhões dos cofres públicos e só produziu suspeitas
Na carta de demissão, ex-presidente da Ceitec afirma que aditivos atrasaram construção da fábrica por cinco anos e que equipamentos já não funcionam mais
A Ceitec, empresa estatal vinculada ao Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), fabricaria chips para rastreabilidade (RFID) em 600 nm, com aplicações na área de transportes e logística (rastrear veículos, bois e carga)
Em oito anos de governo Lula, o PSB reinou absoluto no Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT). Uma das iniciativas mais celebradas ao final da gestão socialista na pasta foi a inauguração, no ano passado, da primeira fábrica de microchips do Brasil, localizada em Porto Alegre (RS). Em 25 de abril, mais de um ano depois do evento, o ministro Aloizio Mercadante visitou o local. Depois de algumas horas, saiu de lá com a impressão de que herdou da gestão anterior uma batata quente. A fábrica, que leva o nome de Centro de Excelência em Tecnologia Eletrônica (Ceitec), tem uma fachada imponente e um centro de design, mas não produziu um chip sequer até agora. E ninguém sabe ao certo quando o fará, embora já tenha consumido mais de R$ 300 milhões dos cofres públicos o dobro do previsto inicialmente. As obras sofreram 13 aditivos em seis anos e estão na mira do Tribunal de Contas da União. Uma auditoria identificou várias irregularidades na construção, inclusive superfaturamento de ao menos R$ 15,8 milhões, além de problemas na licitação conduzida pela gestão anterior. Nos bastidores, Mercadante classificou a situação como um escândalo .
Lançado em 2006, o Playstation 3 revolucionou a qualidade gráfica dos vídeo games.
O responsável por essa revolução foi o microprocessador Cell, desenvolvido em conjunto pela:
- Sony (precisava do processador para o seu Playstation 3)
- IBM (tinha o conhecimento técnico para realizar o projeto)
- Toshiba (tinha a capacidade de fabricar em grande quantidade)
Durante 4 anos, trabalhando em conjunto em Austin np Texas com suporte de outros design centers da IBM, mais de 400 engenheiros das três empresas desenvolveram o Cell como base no projeto do processador POWER 4, da IBM. O Cell começou a ser produzido pela IBM em East Fishkill, New York, em 90 nm, passando a ser produzido em 65 nm em 2007 e 45 nm em 2008.
O Cell tem 9 cores sendo:
- 1 PPE - Power Processor Element (64 bits)
- 8 SPE - Synergistic Processor Element
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Postado originalmente por PanzerOps 
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