Protótipo de inteligência computacional interativa para projeto e otimização de circuitos integrados analógicos

Resumo

O projeto de circuitos integrados (CIs) analógicos é uma tarefa complexa e demorada, devido ao grande número de variáveis de entrada a serem determinadas simultaneamente com o intuito de atender as suas inúmeras especificações (sistema de múltiplas variáveis de entrada e múltiplas variáveis de saída). As variáveis de entrada desses CIs analógicos são tipicamente as dimensões da largura e do comprimento de canal e as condições de polarização dos transistores, considerando-se que esses CIs analógicos serão fabricados num determinado processo de fabricação. As especificações desses projetos são geralmente o ganho de tensão, a frequência de ganho de tensão unitário, a margem de fase, o consumo de potência, entre outros. Tradicionalmente, os projetistas de CIs analógicos realizam a análise inicial baseando-se em equações analíticas para obter um primeiro dimensionamento de suas variáveis de entrada. Depois disso, eles realizam um processo manual interativo de ajuste das variáveis de entrada, usualmente baseado em simulações SPICE, até alcançar satisfatoriamente as especificações desejadas. Esse processo interativo e repetitivo entre o projetista e o simulador é muito trabalhoso, lento e totalmente dependente da experiência do projetista. Com o objetivo de reduzir o tempo de desenvolvimento dos CIs analógicos, o autor dessa proposta PIPE desenvolveu um programa (software), baseado em eletrônica evolucionária, que usa a técnica de inteligência artificial (IA) denominada algoritmo genético (GA). Esse programa de computador foi integrado ao simulador de circuitos SPICE e constituiu um sistema evolucionário para projetos de CIs analógicos, intitulado de AGSPICE. Essa ferramenta foi desenvolvida durante o trabalho de mestrado do solicitante, cujo objetivo inicial era o de buscar automaticamente as possíveis diferentes soluções, que melhor atenderiam as diferentes especificações de projeto de um CI analógico, reduzindo significativamente o seu tempo de projeto. Posteriormente, nos trabalhos de doutorado e pós-doutorado, o AGSPICE foi aperfeiçoado e passou a incluir outros algoritmos de otimização de IA, além de um processo de busca inovador usando o GA customizado considerando análises de robustez (Corner e Monte Carlo) dentro do loop do processo de otimização dos CIs analógicos e o desenvolvimento de um método interativo foi implementado nessa ferramenta, que foi renomeada para iMTGSPICE. O objetivo dessa proposta PIPE fase 1 é usar o iMTGSPICE no processo de otimização de CIs analógicos para posteriormente fabricar chips protótipos na tecnologia comercial TSMC de 28 nm. Esses chips serão caracterizados eletricamente com o objetivo de validar o processo de otimização do iMTGSPICE para posteriormente torná-lo um produto comercial. Existem diversas atividades que podem ser realizadas baseadas nesse projeto. Dentre essas alternativas, pretendemos realizar a prestação de serviços relacionado ao projeto de CIs analógicos e/ou comercialização da licença relacionada ao uso do iMTGSPICE por um determinado período de tempo. Os potenciais usuários do iMTGSPICE são as indústrias de semicondutores que projetam CIs analógicos, universidades do mundo todo que realizam pesquisas nessa área e formação de recursos humanos. (AU)