CMOS-7HV: la nuova tecnologia IBM per il power management

IBM power management

CMOS-7HV: la nuova tecnologia IBM. IBM ha recentemente annunciato la disponibilità di una nuova tecnologia di processo da 180 nm in grado di integrare funzionalità di comunicazione wireless e sensori sullo stesso chip, e destinata alla fabbricazione di dispositivi per la gestione dell’alimentazione (power management).

CMOS-7HV della IBM

Il processo, denominato CMOS-7HV, rappresenta di fatto l’ingresso di IBM nell’importante settore della “green technology”, ed è destinato primariamente allo sviluppo di fonti di energia alternative, edifici “intelligenti”, nuovi dispositivi elettronici di tipo commerciale, e smartphone. Questa tecnologia è innovativa in quanto consente la realizzazione di circuiti per il controllo dei consumi di energia elettrica riducendone i costi di almeno il 20%.

I progettisti elettronici avranno così a disposizione un nuovo tipo di semiconduttore, ultra sottile ed affidabile, che potrà controllare in tempo reale l’utilizzo di potenza elettrica comunicando in tempo reale con i sistemi impiegati per monitorare gli edifici “intelligenti”, le fasce orarie di utilizzo dell’energia, ed i sistemi di trasporto della stessa. La funzione principale svolta dai chip di controllo dell’alimentazione è quella di ottimizzare l’utilizzo della potenza e garantire l’erogazione della stessa in modo continuativo; applicazioni tipiche riguardano ad esempio i pannelli solari, il settore automotive, l’elettronica di consumo (televisori digitali), e la comunicazione mobile (cellulari).

La possibilità di integrare più funzioni sullo stesso chip riduce drasticamente i costi di produzione rispetto alle architetture tradizionali basate sull’utilizzo di diversi componenti, e l’economicità rappresenta un fattore importante per il successo nell’area dei dispositivi di controllo della potenza. IBM sta già ricevendo degli ordini relativi alla fabbricazione del CMOS-7HV, e la produzione è pianificata per la prima metà del 2011.

CMOS-7HV – caratteristiche

Le principali caratteristiche tecniche di questa nuova tecnologia sono le seguenti:

  • litografia a 180 nm
  • tecnologia CMOS triple gate oxide per elevate tensioni, comprendente FET in grado di supportare tensioni comprese tra 20 e 50V (estendibili a 120V)
  • isolamento STI (Shallow Trench Isolation)
  • densità di 150000 circuiti per mm2
  • supporto per l’integrazione di dispositivi con tensioni di 1.8 V, 5 V, 20 V, e 50 V sullo stesso chip
  • funzionalità specifiche della componente RF:
    • resistenze di precisione al polisilicio, a diffusione, e well
    • condensatori MiM, e condensatori verticali per alte tensioni
    • varactor
    • diodi a barriera Schottky per alte tensioni
    • induttori
    • memoria di tipo OTP (One Time Programmable)
    • da 3 a 7 livelli di interconnessioni in alluminio incluso l’ultimo strato metallico
    • terminali di I/O di tipo wire-bond o solder-bump

Ne risulta un materiale in grado di integrare su uno stesso chip funzionalità di comunicazione wireless con funzionalità di controllo della potenza elettrica. Nel campo delle forme di energia alternativa, la nuova tecnologia PM (Power Management) di IBM consente ad esempio un utilizzo più efficiente dei pannelli solari, riutilizzando fino al 57% dell’energia normalmente “persa” nelle condizioni reali (ad esempio per la presenza di sporcizia depositata sui pannelli). Nel campo dei veicoli ibridi ed elettrici, invece, la tecnologia PM di tipo wireless potrebbe contribuire a ridurre del 30% il peso dei cablaggi elettrici, aumentando l’efficienza energetica del veicolo. Nel settore degli edifici intelligenti, infine, la tecnologia PM potrebbe giocare un ruolo importantissimo, riducendo le dimensioni o addirittura eliminando parte degli cablaggi elettrici.

Questo campo di applicazione è fondamentale, in quanto si stima che circa il 40% dell’energia consumata venga utilizzata proprio negli edifici. L’obiettivo è quello di arrivare in tempi brevi alla tecnologia “Zero Net”, cioè degli edifici che abbiano impatto zero sull’ambiente in termini di emissioni inquinanti. Non meno importante, inoltre, è il settore dell’elettronica di consumo, dove il numero di dispositivi portatili (dispositivi per la telefonia mobile, laptop) ed i televisori, in continuo aumento, necessitano di sistemi avanzati per la gestione dell’alimentazione.

La tecnologia CMOS 7HV può essere impiegata non soltanto nel settore del controllo dell’alimentazione, ma anche nel campo dell’illuminazione a LED (retroilluminazione a led per i display LCD ed illuminazione industriale), dei driver audio hi-fi, nei regolatori switching, e nei sensori per tensioni elevate.

IBM Press Room

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