A novel and precise time domain description of MOSFET low frequency noise due to random telegraph signals

Nowadays, random telegraph signals play an important role in integrated circuit performance variability, leading for instance to failures in memory circuits. This problem is related to the successive captures and emissions of electrons at the many traps stochastically distributed at the silicon-oxide (Si-SiO2) interface of MOS transistors. In this paper we propose a novel analytical and numerical approach to statistically describe the fluctuations of current due to random telegraph signal in time domain. Our results include two distinct situations: when the density of interface trap density is uniform in energy, and when it is an u-shape curve as prescribed in literature, here described as simple quadratic function. We establish formulas for relative error as function of the parameters related to capture and emission probabilities. For a complete analysis experimental u-shape curves are used and compared with the theoretical aproach

Tracking and dynamic tuning of a wireless powered endoscopic capsule

This work presents an inductive wireless power transfer system for powering an endoscopy capsule supplying energy to power electronic devices allocated inside a capsule of ≈26.1 mm × 9 mm. A receiver with three coils in quadrature with dimensions of ≈9 mm × 9 mm × 10 mm is located inside the capsule, moving freely inside a transmitter coil with 380 mm diameter through translations and revolutions. The proposed system tracks the variations of the equivalent magnetic coupling coefficient compensating misalignments between the transmitter and receiver coils. The power on the load is estimated and optimized from the transmitter, and the tracking control is performed by actuating on a capacitance in the matching network and on the voltage source frequency. The proposed system can prevent load overheating by limiting the power via adjusting of the magnitude of voltage source VS. Experimental results with uncertainties analysis reveal that, even at low magnetic coupling coefficients k ranging from (1.7 × 10−3 , 3.5 × 10−3 ), the power on the load can be held within the range of 100–130 mW. These results are achieved with any position of the capsule in the space, limited by the diameter of the transmitter coil and height of 200 mm when adjusting the series capacitance of the transmitter in the range (17.4, 19.4) pF and the frequency of the power source in the range (802.1, 809.5) kHz

Development of a pavement-embedded piezoelectric harvester in a real traffic environment

Road pavements are spread over large areas and convey various possibilities for energy sources such as high thermal gradients due to their materials and colors, wind corridors, large flat areas for solar harvesting, and heavy loading from traffic. The latest advances in road energy generation have been discretely implemented and have mainly focused on photovoltaic surface applications; other studies have explored the use of piezoelectric transducers with high stresses for better energy-production performance but limited life span. This study explores the stresses on pavement surfaces from traffic loading shockwaves that yield to the natural frequency vibration a piezoelectric harvester using a cantilever array. The passing vehicles triggered 16 piezoelectric sensors divided into four embedded steel profiles. The peak electrical power obtained in the experiment was 55.6 µW with a single transducer using a tip mass of 16 g. The proposed harvester demonstrated potential for applications in micro-generation of energy with limited infrastructure modification and high endurance under traffic loading over time. Its generation capacity is around 50 mWh a month with 16 piezoelectric cantilevers installed (for a commercial traffic volume of 1500 vehicles a day), enough to power a 200 m flashing LED raised marker strip to guide drivers for lane alignment during night shifts

Técnicas probabilísticas para análise de yield em nível elétrico usando propagação de erros e derivadas numéricas

Em tecnologias nanométricas, variações nos parâmetros CMOS são um desafio para o projeto de circuitos com yield apropriado. Neste trabalho nós propomos uma metodologia eficiente e precisa para a modelagem estatística de circuitos. Propagação de erros e técnicas numéricas são aplicadas para a modelagem em nível elétrico de variações aleatórias e sistemáticas durante o processo de fabricação. O modelo considera covariâncias entre os parâmetros e correlação espacial, e tem como saída os estimadores estatísticos que podem ser usados em ferramentas de mais alto nível, tais como ferramentas de análise estatística de atraso (SSTA). Além disso, desenvolvemos uma metodologia para a análise quantitativa da contribuição de cada parâmetro para a variância da resposta do circuito. Como estudos de caso, modelamos o yield de uma memória SRAM e uma porta NOR dinâmica de pré-carga. No primeiro, consideramos o impacto do comprimento do canal e da tensão de limiar no tempo de acesso da célula de memória SRAM. Nós desenvolvemos um modelo probabilístico para o atraso de uma NOR dinâmica com keeperb estático, considerando variações na largura do canal e na tensão de limiar. Comparamos os resultados calculados pela metodologia proposta com dados estatístico obtidos a partir de simulações Monte Carlo. Reportamos ganho de desempenho de 70×, com um erro menor que 1%

Saúde do Idoso e os atributos da Atenção Básica à Saúde / Health of the elderly and the attributes of Primary Health Care

A população idosa no Brasil, vem crescendo de maneira acelerada. O envelhecimento vem acompanhado da diminuição da capacidade funcional, que pode ocasionar situações patológicas. Ambos podem ser  minimizados através da aquisição de um estilo de vida mais ativo e um acompanhamento longitudinal e integral da saúde dos indivíduos. Na lógica da organização do Sistema Único de Saúde, a Atenção Básica tem papel estruturante para prover o cuidado integral da população idosa. Este trabalho teve como objetivo analisar o contexto da atenção à saúde do Idoso em quatro equipes de Estratégia de Saúde da Família em um município de médio porte do Estado de Santa Catarina. Trata-se de uma pesquisa de cunho qualitativo, que utilizou o método do Arco de Maguerez para coleta de dados a fim de descrever o contexto das referidas equipes. Para interpretação dos dados utilizou-se a técnica de análise de conteúdo temático. Como resultados obtidos, observa-se a permanência da lógica biologicista unicausal, baseada em queixa-conduta nas práticas desenvolvidas pelas equipes no que se refere a saúde do idoso, demonstrando o não cumprimento dos atributos da atenção básica. 

Conditions of use of boom sprayers in the micro-region of Pato Branco, PR, Brazil

The technical inspection of agricultural sprayers is responsible for generating important subsidies to inform and guide their users. In this sense, the aim of this study was to evaluate the working conditions of boom sprayers regarding their conservation status in order to identify the problems that interfere with quality sprayings. Sixty-three agricultural sprayers from rural properties were evaluated in the micro-region of Pato Branco, PR. Less than half of applicators (42.9%) performed some type of training and 58.7% of the operators had knowledge about the working pressure indicated by the spray tip manufacturer, but 24.3% of them were working with the pressure out of the recommended or with a damaged manometer. The manometer was present and operative in only 71.4% of the sprayers. Only 54% of the collected flows were in accordance with that informed by the operator. Most of the interviewed producers still do not have adequate criteria for choosing spray tips nor frequency of their replacement

Modeling and simulation of device variability and reliability at the electrical level

O efeito das variações intrínsecas afetando parâmetros elétricos de circuitos fabricados com tecnologia CMOS de escala nanométrica apresenta novos desafios para o yield de circuitos integrados. Este trabalho apresenta modelos para representar variações físicas que afetam transistores projetados em escala sub-micrônica e metodologias computacionalmente eficientes para simular estes dispositivos utilizando ferramentas de Electronic Design Automation (EDA). O trabalho apresenta uma investigação sobre o estado-da-arte de modelos para variabilidade em nível de simulação de transistor. Modelos de variações no processo de fabricação (RDF, LER, etc) e confiabilidade (NBTI, RTS, etc) são investigados e um novo modelo estatístico para a simulação de Random Telegraph Signal (RTS) e Bias Temperature Instability (BTI) para circuitos digitais é proposta. A partir desses modelos de dispositivo, o trabalho propõe modelos eficientes para analisar a propagação desses fenômenos para o nível de circuito através de simulação. As simulações focam no impacto de variabilidade em três diferentes aspectos do projeto de circuitos integrados digitais: caracterização de biblioteca de células, análise de violações de tempo de hold e células SRAM. Monte Carlo é a técnica mais conhecida e mais simples para simular o impacto da variabilidade para o nível elétrico do circuito. Este trabalho emprega Monte Carlo para a análise do skew em redes de distribuição do sinal de relógio e em caracterização de células SRAM considerando RTS. Contudo, simulações Monte Carlo exigem tempo de execução elevado. A fim de acelerar a análise do impacto de variabilidade em biblioteca de células este trabalho apresenta duas alternativas aMonte Carlo: 1) propagação de erros usando aproximação linear de primeira ordem e 2)Metodologia de Superfície de Resposta (RSM). As técnicas são validados usando circuitos de nível comercial, como a rede de clock de um chip comercial utilizando a tecnologia de 90nm e uma biblioteca de células usando um nó tecnológico de 32nm.In nanometer scale complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) parameter variations pose a challenge for the design of high yield integrated circuits. This work presents models that were developed to represent physical variations affecting Deep- Submicron (DSM) transistors and computationally efficient methodologies for simulating these devices using Electronic Design Automation (EDA) tools. An investigation on the state-of-the-art of computer models and methodologies for simulating transistor variability is performed. Modeling of process variability and aging are investigated and a new statistical model for simulation of Random Telegraph Signal (RTS) in digital circuits is proposed. The work then focuses on methodologies for simulating these models at circuit level. The simulations focus on the impact of variability to three relevant aspects of digital integrated circuits design: library characterization, analysis of hold time violations and Static Random Access Memory (SRAM) cells. Monte Carlo is regarded as the "golden reference" technique to simulate the impact of process variability at the circuit level. This work employs Monte Carlo for the analysis of hold time and SRAM characterization. However Monte Carlo can be extremely time consuming. In order to speed-up variability analysis this work presents linear sensitivity analysis and Response Surface Methodology (RSM) for substitutingMonte Carlo simulations for library characterization. The techniques are validated using production level circuits, such as the clock network of a commercial chip using 90nm technology node and a cell library using a state-of-theart 32nm technology node

Analisando o Efeito balistico nas flutuações dos circuitos digitais: métodos analiticos e de simulação.

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