Metodologia de monitorização do envelhecimento para aplicações de auto-teste embutido

Dissertação de mestrado, Engenharia Eléctrica e Electrónica, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2013The high integration level achieved as well as complexity and performance enhancements in new nanometer technologies make IC (Integrated Circuits) products very difficult to test. Moreover, long term operation brings aging cumulative degradations, due to new processes and materials that lead to emerging defect phenomena and the consequence are products with increased variability in their behaviour, more susceptible to delay-faults and with a reduced expected lifecycle. The main objectives of this thesis are twofold, as explained in the following. First, a new software tool is presented to generate HDL (Hardware Description Language) for BIST (Built-In Self-Test) structures, aiming delay-faults, and inserted the new auto-test functionality in generic sequential CMOS circuits. The BIST methodology used implements a scan based BIST approach, using a new BIST controller to implement the Launch-On-Shift (LOS) and Launch-On-Capture (LOC) delay-fault techniques. Second, it will be shown that multi-VDD tests in circuits with BIST infra-structures can be used to detect gross delay-faults during on-field operations, and consequently can be used as an aging sensor methodology during circuits’ lifecycle. The discrete set of multi-VDD BIST sessions generates a Voltage Signature Collection (VSC) and the presence of a delay-fault (or a physical defect) modifies the VSC collection, allowing the aging sensor capability. The proposed Design for Testability (DFT) method and tool are demonstrated with extensive SPICE simulation using three ITC’99 benchmark circuits.O elevado nível de integração atingida, complexidade, assim como performances melhoradas em novas tecnologias nanométricas tornam os produtos em circuitos integrados tecnológicos muito difíceis de testar. Para além disso, a operação a longo prazo produz degradações cumulativas pelo envelhecimento dos circuitos, devido a novos processos e materiais que conduzem a novos defeitos e a consequência são produtos com maior variabilidade no seu funcionamento, mais susceptíveis às faltas de atraso e com um tempo de vida menor. Os principais objectivos desta tese são dois, como explicado em seguida. Primeiro, é apresentada uma nova ferramenta de software para gerar estruturas de auto-teste integrado (BIST, Built-In Self-Test) descritas em linguagens de descrição de hardware (HDL, Hardware Description Language), com o objectivo de detectar faltas de atraso, e inserir a nova funcionalidade de auto-teste em circuitos genéricos sequenciais CMOS. A metodologia de BIST utilizada implementa um procedimento baseado em caminhos de deslocamento, utilizando um novo controlador de BIST para implementar técnicas de faltas de atraso, como Launch-On-Shift (LOS) e Launch-On-Capture (LOC). Segundo, irá ser mostrado que testes multi-VDD em circuitos com infra-estruturas de BIST podem ser usados para detectar faltas de atraso grosseiras durante a operação no terreno e, consequentemente, pode ser usado como uma metodologia de sensor de envelhecimento durante o tempo de vida dos circuitos. Um número discreto de sessões BIST multi-VDD geram uma Colecção de Assinaturas de Tensão (Voltage Signature Collection, VSC) e a presença de uma falta de atraso (ou um defeito físico) faz modificar a colecção VSC, comportando-se como sensor de envelhecimento. O trabalho foi iniciado com o estudo do estado da arte nesta área. Assim, foram estudadas e apresentadas no capítulo 2 as principais técnicas de DfT (Design for Testability) disponíveis e utilizadas pela indústria, nomeadamente, as técnicas de SP (Scan Path), de BIST e as técnicas de scan para delay-faults, LOS e LOC. No capítulo 3, ainda referente ao estudo sobre o estado da arte, é apresentado o estudo sobre os fenómenos que provocam o envelhecimento dos circuitos digitais, nomeadamente o NBTI (Negative Bias Temperature Instability), que é considerado o factor mais relevante no envelhecimento de circuitos integrados (especialmente em nanotecnologias). Em seguida, iniciou-se o desenvolvimento do primeiro objectivo. Relativamente a este assunto, começou-se por definir qual o comportamento das estruturas de BIST e como se iriam interligar. O comportamento foi descrito, bloco a bloco, em VHDL comportamental, ao nível RTL (Register Transfer Level). Esta descrição foi então validada por simulação, utilizando a ferramenta ModelSim. Posteriormente, esta descrição comportamental foi sintetizada através da ferramenta Synopsys, com a colaboração do INESC-ID em Lisboa (instituição parceira nestes trabalhos de investigação), e foi obtida uma netlist ao nível de porta lógica, que foi guardada utilizando a linguagem de descrição de hardware Verilog. Assim, obtiveram-se dois tipos de descrição dos circuitos BIST: uma comportamental, em VHDL, e outra estrutural, em Verilog (esta descrição estrutural em Verilog irá permitir, posteriormente, fazer a simulação e análise de envelhecimento). A nova estrutura de BIST obtida é baseada no modelo clássico de BIST, mas apresenta algumas alterações, nomeadamente ao nível da geração de vectores de teste e no controlo e aplicação desses vectores ao circuito. Estas modificações têm como objectivo aumentar a detecção de faltas e permitir o teste de faltas de atraso. É composto por três blocos denominados LFSRs (Linear Feedback Shift Registers), um utilizado para gerar os vectores pseudo-aleatórios para as entradas primárias do circuito, outro para gerar os vectores para a entrada do scan path, e o último utilizado como contador para controlar o número de bits introduzidos no scan path. Relativamente ao controlador, este foi especificamente desenhado para controlar um teste com estratégia de test-per-scan (ou seja, um teste baseado no caminho de varrimento existente no circuito) e tem uma codificação de estados que permite implementar as estratégias de teste de faltas de atraso, Launch-On-Shift (LOS) e Launch-On-Capture (LOC). Na secção de saída do novo modelo de BIST, o processo de compactação usa o mesmo princípio do modelo tradicional, utilizando neste caso um MISR (Multiple Input Signature Register). Ainda relativamente ao primeiro objectivo, seguiu-se o desenvolvimento da ferramenta BISTGen, para automatizar a geração das estruturas de BIST atrás mencionadas, nos dois tipos de descrição, e automaticamente inserir estas estruturas num circuito de teste (CUT, Circuit Under Test). A aplicação de software deve permitir o manuseamento de dois tipos de informação relativa ao circuito: descrição do circuito pelo seu comportamento, em VHDL, e descrição do circuito pela sua estrutura, em Verilog. Deve ter como saída a descrição de hardware supra citada, inserindo todos os blocos integrantes da estrutura num só ficheiro, contendo apenas um dos tipos de linguagem (Verilog ou VHDL), escolhida previamente pelo utilizador. No caso dos LFSRs e do MISR, o programa deve permitir ao utilizador a escolha de LFSRs do tipo linear ou do tipo modular (também conhecidos por fibonacci ou galois), e deve também possuir suporte para automaticamente seleccionar de uma base de dados quais as realimentações necessárias que conduzem à definição do polinómio primitivo para o LFSR. Será necessário ainda criar uma estrutura em base de dados para gerir os nomes e o número de entradas e saídas do circuito submetido a teste, a que chamamos CUT, de forma a simplificar o processo de renomeação que o utilizador poderá ter de efectuar. Dar a conhecer ao programa os nomes das entradas e saídas do CUT é de relevante importância, uma vez que a atribuição de nomes para as entradas e saídas pode vir em qualquer língua ou dialecto, não coincidindo com os nomes padrão normalmente atribuídos. Relativamente às duas linguagens que o programa recebe através do CUT na sua entrada, no caso VHDL após inserir BIST o ficheiro final terá sempre uma estrutura semelhante, qualquer que seja o ficheiro a ser tratado, variando apenas com o hardware apresentado pelo CUT. No entanto, para o caso Verilog a situação será diferente, uma vez que o programa tem de permitir que o ficheiro final gerado possa surgir de duas formas dependendo da escolha desejada. A primeira forma que o software deve permitir para o caso Verilog é gerar um ficheiro contendo módulos, de uma forma semelhante ao que acontece no caso VHDL. No entanto, deve permitir também a obtenção, caso o utilizador solicite, de um ficheiro unificado, sem sub-módulos nos blocos, para que o ficheiro final contenha apenas uma única estrutura, facilitando a sua simulação e análise de envelhecimento nas etapas seguintes. Relativamente ao segundo objectivo, com base no trabalho anterior já efectuado em metodologias para detectar faltas de delay em circuitos com BIST, foi definida uma metodologia de teste para, durante a vida útil dos circuitos, permitir avaliar como vão envelhecendo, tratando-se assim de uma metodologia de monitorização de envelhecimento para circuitos com BIST. Um aspecto fundamental para a realização deste segundo objectivo é podermos prever como o circuito vai envelhecer. Para realizar esta tarefa, sempre subjectiva, utilizou-se uma ferramenta desenvolvida no ISE-UAlg em outra tese de mestrado anterior a esta, a ferramenta AgingCalc. Esta ferramenta inicia-se com a definição, por parte do utilizador, das probabilidades de operação das entradas primárias do circuito (probabilidades de cada entrada estar a ‘0’ ou a ‘1’). De notar que este é o processo subjectivo existente na análise de envelhecimento, já que é impossível prever como um circuito irá ser utilizado. Com base nestas probabilidades de operação, o programa utiliza a estrutura do circuito para calcular, numa primeira instância, as probabilidades dos nós do circuito estarem a ‘0’ ou a ‘1’, e numa segunda instância as probabilidades de cada transístor PMOS estar ligado e com o seu canal em stress (com uma tensão negativa aplicada à tensão VGS e um campo eléctrico aplicado ao dieléctrico da porta). Utilizando fórmulas definidas na literatura para modelação do parâmetro Vth (tensão limiar de condução) do transístor de acordo com um envelhecimento produzido pelo efeito NBTI (Negative Bias Temperature Instability), o programa calcula, para cada ano ou tempo de envelhecimento a considerar, as variações ocorridas no Vth de cada transístor PMOS, com base nas probabilidades e condições de operação previamente definidas, obtendo um novo Vth para cada transístor (os valores prováveis para os transístores envelhecidos). Em seguida, o programa instancia o simulador HSPICE para simular as portas lógicas do circuito, utilizando uma descrição que contém os Vth calculados. Esta simulação permite calcular os atrasos em cada porta para cada ano de envelhecimento considerado, podendo em seguida calcular e obter a previsão para o envelhecimento de cada caminho combinatório do circuito. É de notar que, embora a previsão de envelhecimento seja subjectiva, pois depende de uma previsão de operação, é possível definir diferentes probabilidades de operação de forma a estabelecer limites prováveis para o envelhecimento de cada caminho. Tendo uma ferramenta que permite prever como o circuito irá envelhecer, é possível utilizá-la para modificar a estrutura do circuito e introduzir faltas de delay produzidas pelo envelhecimento por NBTI ao longo dos anos de operação (modelados pelo Vth dos transístores PMOS). Assim, no capítulo 5 irá ser mostrado que testes multi-VDD em circuitos com infra-estruturas de BIST podem ser usados para detectar faltas de atraso grosseiras durante a operação no terreno, podendo em alguns casos identificar variações provocadas pelo envelhecimento em caminhos curtos, e consequentemente, estes testes podem ser usados como uma metodologia de sensor de envelhecimento durante o tempo de vida dos circuitos. Um número discreto de sessões BIST multi-VDD geram uma Colecção de Assinaturas de Tensão (Voltage Signature Collection, VSC) e a presença de uma falta de atraso (ou um defeito físico) faz modificar a colecção VSC, comportando-se como sensor de envelhecimento. O objectivo será, especificando, fazer variar a tensão de alimentação, baixando o seu valor dentro de um determinado intervalo e submetendo o circuito a sucessivas sessões de BIST para cada valor de tensão, até que o circuito retorne uma assinatura diferente da esperada. Este procedimento de simulação será feito para uma maturidade de até 20 anos, podendo o incremento não ser unitário. Na realidade os circuitos nos primeiros anos de vida em termos estatísticos não sofrem envelhecimento a ponto de causar falhas por esse efeito. As falhas que podem acelerar o processo de envelhecimento estão relacionadas com defeitos significativos no processo de fabrico mas que ainda assim não são suficientes para no início do seu ciclo de vida fazer o circuito falhar, tornando-se efectivas após algum tempo de utilização. Os métodos e ferramentas propostos de DfT são demonstrados com extensas simulações VHDL e SPICE, utilizando circuitos de referência

Atributos da qualidade da competição desportiva escolar: estudo comparativo entre as percepções dos praticantes e respectivos encarregados de educação

O desporto escolar conquistou um espaço relevante na escola e no processo educativo, ao representar para além de um espaço de prática desportiva de competição ou lazer, um elemento fundamental na educação para a cidadania das crianças e jovens. Assim, a Escola não pode ignorar o desporto escolar como um dos seus processos educativos fundamentais já que, representa um facto de grande amplitude na vida social das crianças e jovens. A Escola, através do desporto escolar deve dar resposta às motivações e necessidades das crianças e jovens em relação à cultura motora, de forma a facilitar e estimular o acesso às diferentes práticas lúdicas e desportivas. A realização deste estudo resulta fundamentalmente da necessidade de identificar um conjunto de indicadores da qualidade das práticas do desporto escolar e auscultar a opinião dos praticantes e dos encarregados de educação, relativamente às actividades desenvolvidas no sector. O resultado desta inquirição apontar-nos-á directrizes no sentido de aferir o grau de satisfação, ou não, dos intervenientes directos (praticantes) e indirectos (encarregados de educação) em relação à qualidade do serviço que o desporto escolar presta. Assim propomo-nos atingir os seguintes objectivos: Conferir a distribuição das modalidades desportivas pelas áreas geográficas; Aferir de que forma o Desporto Escolar é praticado nas escolas; Verificar se a percepção dos praticantes do Desporto Escolar sobre o funcionamento das competições escolares varia em função das modalidades desportivas; Aferir se há diferenças significativas entre os praticantes do Desporto Escolar e os Encarregados de Educação em relação à satisfação geral do Desporto Escolar; Analisar se o grau de satisfação dos Encarregados de Educação relativamente à facilidade de participação dos seus educando no Desporto Escolar, varia em função da área geográfica; Identificar as escolas que apresentam indicadores de maior satisfação dos praticantes e dos Encarregados de Educação em relação ao serviço do Desporto Escolar (treinos e competições); Verificar se existem diferenças significativas entre praticantes do Desporto Escolar e encarregados de educação, no que respeita aos motivos ou razões que justificam a prática do Desporto Escolar; Apurar e comparar as opiniões de praticantes e encarregados de educação sobre a avaliação da qualidade do serviço da competição desportiva escolar. Relativamente ao instrumento seleccionado para colher e interpretar a voz dos sujeitos da amostra utilizou-se o inquérito por questionário.O princípio que nos levou a desenvolver esta investigação foi o de avaliar quais os atributos que atingem a performance do desporto escolar na RAM e comparar as opiniões dos intervenientes relativamente às actividades desenvolvidas pelo desporto escolar. Como principais conclusões, temos que: A modalidade mais praticada nas quatro zonas em estudo é o futsal/futebol; a forma como o Desporto Escolar é praticado nas escolas, cinge-se sobretudo aos treinos num núcleo/equipa(82,5%); Quanto ao posicionamento que os encarregados de educação assumem face facilidade de participação dos seus educandos, verificou-se que apenas nos itens “competições/jogos aos sábados de manhã” e “transportes” existiram diferenças estatisticamente significativas entre as quatro zonas em estudo; Os motivos para a prática do desporto escolar, que registam diferenças estatisticamente significativas entre praticantes e encarregados de educação são: Ser popular, Gosto de fazer parte de uma equipa, Melhorar as capacidades, Ser uma estrela, Gosto pela diversão, Gosto pela competição; Quanto à comparação das opiniões de praticantes e encarregados de educação quanto à qualidade do serviço da competição desportiva escolar, verificamos que, existem diferenças significativas nos seguintes atributos: “interesse dos treinos”; “interesse das competições”; “respeito pelas regras desportivas”; “classificação nas competições”; “empenhamento dos professores”; “pontualidade dos professores”; “número de competições/jogos por ano”.Orientador: Jorge Alexandre Pereira Soare

Waist circumference as a mediator of biological maturation effect on the motor coordination in children

AbstractObjectiveThe present study aimed to: 1) examine the association of biological maturation effect on performance at a motor coordination battery and 2) to assess whether the association between biological maturation and scores obtained in motor coordination tests is mediated by some anthropometric measurement.MethodsThe convenience sample consisted of 73 male children aged 8 years old. Anthropometric data considered the height, body mass, sitting height, waist circumference, body mass index, fat mass and fat-free mass estimates. Biological maturation was assessed by the percentage of the predicted mature stature. Motor coordination was tested by the Körperkoordinationstest für Kinder. A partial correlation between anthropometric measurements, z-score of maturation and the motor coordination tests were performed, controlling for chronological age. Finally, causal mediation analysis was performed.ResultsHeight, body mass, waist circumference and fat mass showed a slight to moderate inverse correlation with motor coordination. Biological maturation was significantly associated with the balance test with backward walking (r=−0.34). Total mediation of the waist circumference was identified in the association between biological maturation and balance test with backward walking (77%).ConclusionsWe identified an association between biological maturation and KTK test performance in male children and also verified that there is mediation of waist circumference. It is recommended that studies be carried out with female individuals and at other age ranges

O DIÁRIO DE CAMPO DO EXTENSIONISTA UNIVERSITÁRIO: UMA EXPERIÊNCIA EM UMA INSTITUIÇÃO DO TERCEIRO SETOR

Este artigo tem por objetivo evidenciar a experiência do extensionista universitário por meio do diário de campo na caminhada dos três anos de existência do projeto de extensão “Ações direcionadas a capacitação em empreendedorismo, plano de negócios e responsabilidade social”. No projeto os acadêmicos com o auxílio dos professores da Universidade do Extremo Sul Catarinense, lecionam o curso de empreendedorismo e plano de negócios na instituição de terceiro setor denominada Bairro da Juventude dos Padres Rogacionistas. A metodologia quanto aos fins de investigação, se caracteriza como uma pesquisa descritiva e abordagem qualitativa considerando o relato dos 124 diários de campo produzidos durante o período do projeto em estudo. Os resultados expõem os ganhos relacionados ao desenvolvimento das pessoas e profissionais adquiridos ao longo da execução do projeto estão relacionados na busca do conhecimento e postura dos acadêmicos extensionistas perante as turmas dos diversos cursos profissionalizantes evolvidos. Como conclusão é possível dizer que este projeto desenvolve os alunos e os acadêmicos, nas mais diversas áreas

Autonomic function recovery and physical activity levels in post-COVID-19 young adults after immunization: an observational follow-up case-control study

Coronavirus disease 2019 (COVID-19) has detrimental multi-system consequences. Symptoms may appear during the acute phase of infection, but the literature on long-term recovery of young adults after mild to moderate infection is lacking. Heart rate variability (HRV) allows for the observation of autonomic nervous system (ANS) modulation post-SARS-CoV-2 infection. Since physical activity (PA) can help improve ANS modulation, investigating factors that can influence HRV outcomes after COVID-19 is essential to advancements in care and intervention strategies. Clinicians may use this research to aid in the development of non-medication interventions. At baseline, 18 control (CT) and 20 post-COVID-19 (PCOV) participants were observed where general anamnesis was performed, followed by HRV and PA assessment. Thus, 10 CT and 7 PCOV subjects returned for follow-up (FU) evaluation 6 weeks after complete immunization (two doses) and assessments were repeated. Over the follow-up period, a decrease in sympathetic (SNS) activity (mean heart rate: p = 0.0024, CI = −24.67–−3.26; SNS index: p = 0.0068, CI = −2.50–−0.32) and increase in parasympathetic (PNS) activity (mean RR:p = 0.0097, CI = 33.72–225.51; PNS index: p = 0.0091, CI = −0.20–1.47) were observed. At follow-up, HRV was not different between groups (p > 0.05). Additionally, no differences were observed in PA between moments and groups. This study provides evidence of ANS recovery after SARS-CoV-2 insult in young adults over a follow-up period, independent of changes in PA.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Out-of-focus Blur: Image De-blurring

Image de-blurring is important in many cases of imaging a real scene or object by a camera. This project focuses on de-blurring an image distorted by an out-of-focus blur through a simulation study. A pseudo-inverse filter is first explored but it fails because of severe noise amplification. Then Tikhonov regularization methods are employed, which produce greatly improved results compared to the pseudo-inverse filter. In Tikhonov regularization, the choice of the regularization parameter plays a critical rule in obtaining a high-quality image, and the regularized solutions possess a semi-convergence property. The best result, with the relative restoration error of 8.49%, is achieved when the prescribed discrepancy principle is used to decide an optimal value. Furthermore, an iterative method, Conjugated Gradient, is employed for image de-blurring, which is fast in computation and leads to an even better result with the relative restoration error of 8.22%. The number of iteration in CG acts as a regularization parameter, and the iterates have a semi-convergence property as well.Comment: 11 page

Autonomic Function Recovery and Physical Activity Levels in Post-COVID-19 Young Adults after Immunization: An Observational Follow-Up Case-Control Study

Coronavirus disease 2019 (COVID-19) has detrimental multi-system consequences. Symptoms may appear during the acute phase of infection, but the literature on long-term recovery of young adults after mild to moderate infection is lacking. Heart rate variability (HRV) allows for the observation of autonomic nervous system (ANS) modulation post-SARS-CoV-2 infection. Since physical activity (PA) can help improve ANS modulation, investigating factors that can influence HRV outcomes after COVID-19 is essential to advancements in care and intervention strategies. Clinicians may use this research to aid in the development of non-medication interventions. At baseline, 18 control (CT) and 20 post-COVID-19 (PCOV) participants were observed where general anamnesis was performed, followed by HRV and PA assessment. Thus, 10 CT and 7 PCOV subjects returned for follow-up (FU) evaluation 6 weeks after complete immunization (two doses) and assessments were repeated. Over the follow-up period, a decrease in sympathetic (SNS) activity (mean heart rate: p = 0.0024, CI = −24.67–−3.26; SNS index: p = 0.0068, CI = −2.50–−0.32) and increase in parasympathetic (PNS) activity (mean RR: p = 0.0097, CI = 33.72–225.51; PNS index: p = 0.0091, CI = −0.20–1.47) were observed. At follow-up, HRV was not different between groups (p \u3e 0.05). Additionally, no differences were observed in PA between moments and groups. This study provides evidence of ANS recovery after SARS-CoV-2 insult in young adults over a follow-up period, independent of changes in PA

Pervasive gaps in Amazonian ecological research

Biodiversity loss is one of the main challenges of our time,1,2 and attempts to address it require a clear un derstanding of how ecological communities respond to environmental change across time and space.3,4 While the increasing availability of global databases on ecological communities has advanced our knowledge of biodiversity sensitivity to environmental changes,5–7 vast areas of the tropics remain understudied.8–11 In the American tropics, Amazonia stands out as the world’s most diverse rainforest and the primary source of Neotropical biodiversity,12 but it remains among the least known forests in America and is often underrepre sented in biodiversity databases.13–15 To worsen this situation, human-induced modifications16,17 may elim inate pieces of the Amazon’s biodiversity puzzle before we can use them to understand how ecological com munities are responding. To increase generalization and applicability of biodiversity knowledge,18,19 it is thus crucial to reduce biases in ecological research, particularly in regions projected to face the most pronounced environmental changes. We integrate ecological community metadata of 7,694 sampling sites for multiple or ganism groups in a machine learning model framework to map the research probability across the Brazilian Amazonia, while identifying the region’s vulnerability to environmental change. 15%–18% of the most ne glected areas in ecological research are expected to experience severe climate or land use changes by 2050. This means that unless we take immediate action, we will not be able to establish their current status, much less monitor how it is changing and what is being lostinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio