Calderer Cardona, Josep

UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC

Del silici i que en podem fer Josep Calderer Departament d'enginyeria electrónica. A manera d'introducció. Hi ha temes que per la seva naturalesa interdisciplinar sempre fan necessaria una justificació a 1'hora d'incloure'ls en un currículum professional o un altre. Em referiré a una d' aquests ambits de coneixement, el de la tecnologia de processament de materials semiconductors per a la fabricació de components i circuits electronics. Abans d'entrar-hi crec necessaries dues puntualitzacions sobre el concepte de coneixement i el de currículum. En primer lloc cal presisar que un currículum no es limita a un pla d' estudis cursat per un estudiant fins a rebre un títol. En efecte, donada l' extensió i varietat de coneixements que se li demanen actualment a un professional la seva formació no s'acaba amb 1'obtenció d'un diploma academic sino que inclou etapes en les quals ja esta exercint com a professional. 1 aquesta formació la podra adquirir dintre o fora de les institucions docents. D' altra banda tot coneixement és supceptible de ser aprofundit. Es gairebé impensable que en molts terrenys l' estudiant abandoni la Universitat amb un coneixement suficient per treballar l' endema de manera independent. Que la formació proporcionada per la universitat als seus estudiants no sigui exhaustiva en cap domini no pot ser considerat com un retret al sistema d' ensenyament. Si que ho seria, en canvi, que hi haguéssin ambits del saber en els quals no fóssim capac;os de donar una forrnació basica i unes eines per l' aprenentatge poste-rior. Crec que aquestes consideracions són particularment adients en un moment d'intensa activitat en la definició deis progra-mes d' ensenyament a les universitats del país. Els apartats que segueixen pretenen enriquir els debats sobre aquests punts aportant elements sobre una tematica particular. No pretenc, tantmateix, limitar-me a aquesta finalitat. El curriculum professional, com he dit, va més enlla. El procés de semiconductors en el conjunt de les tecnologies electroniques. Historicament, en el període que va des deIs inicis de 1'Electronica fins als primers circuits integrats, la indústria de components electronics ofereix als dissenyadors de circuits i sistemes la gamma de productes que la tecnologia permet en cada moment. Les possibilitats del consumidor d' aquests productes d' alterar el cataIeg que se li oferia eren molt escasses. L' aparició del circuit integrat canvia les coses de manera important: el component esdevé un subsistema i una part del disseny final del sistema es fa portes endins de la fabrica de semiconductors. L'aparició de les opcions de disseny sobre silici ha fet canviar de nou les variables del problema. Si és cert que en aquestes alternatives el dissenyador d'un circuit veu el semiconductor i parla en termes de tecnologia (nivells de materials, mascares, etc) la seva relació amb el procés de fabrica ció esta mediatitzat per uns llenguatges rígidament codificats. En la practica en té prou ainb coneixer aquests codis per fer bé el seu treball. L'altre interlocutor en aquest dialeg és la foundry , que és qui veu i toca el silicio Malgrat aquesta relació complexa i variable entre l' especialista 5 en sistemes electronics i el tecnic en silici, hi ha un fet incontestable: la tecnologia deIs semiconductors es desenvolupa i no de forma autonoma sino tractant de satisfer uns requeriments dictats per les seves apliéacions. La necessitat que perso-nes que coneixen aquests requeriments entrin a les sales blanques de fabricació és, en la meya opinió, incontestable. No pretenc passar per alt un fet molt rellevant: que l'increment es-pectacular de la productivitat de la indústria del semiconductor ha fet possible que un nombre limitat de fabricants donin suport a un nombre creixent de dissenyadors de circuits i, d'aquesta manera, la demanda de professionals esta molt desigualment repartida. Aquest fet és especialment remarcable en el nostre entorn geografic. En efecte: en el conjunt espanyol són comptades les indústries - multinacionals i alguna d'autoctona - implicades es el tema. En l'entorn catala la situació és encara pitjor. A nivell europeu, tot i que hi ha més tradició, la importació de productes d' extrem orient ha posat el sector en una situació crítica. Ens sera més filcil trobar activitat en aquest terreny en centres de recerca i desenvolupament, lligats a l' administració pública (universitats, CSIC) o empreses de caire públic (Telefonica). EIs centres d' ensenyament su-perior no poden, pero, deixar de ban-da els coneixements associats a aquestes tecnologies. 1 aixo per diverses raons: -Perque cap area de coneixement ens ha de ser extranya. -Pel seu valor estrategic. L' evolució futura de 1 'Electronica ens sera del tot incomprensible sense un coneixement directe deIs problemes associats a la producció de dispositius. -Perque la dependencia de la nostra activitat en relació a l'entorn industrial, tot i que la podem negligir, cal que sigui relativitzada en un país com el nostre on un seguiment massa directa de le demanda industrial ens podria dur a un empobriment del nivell que hem assolit en alguns punts. Les opcions d'un centre universitario Quan una persona o un grup de persones d'un centre universitari tria ocupar-se d'uns temes determinats, ha de considerar els elements següents: -L'interes d' ensenyar aquestes materies, ja sigui a grups nombro sos d' estudiants o a col.lectius més reduits d' especialitat. - La viabilitat de fer recerca i/ o desenvolupament en aquest terreny. Aquí s'han de ponderar tant els elements científics com les necessitats de recursos materials i humans que aquesta activitat comportara. -Establir un nexe entre les dues activitats anteriors per tal que s'estimulin mútuament i al mateix temps evitar una esquizofrenia professional de les persones que les practiquen. Aquest conjunt de condicions no són sempre facils de satisfer. En el cas de la tecnologia de semiconductors la complexitat de les instal.lacions necessaries desanima molts grups d' ocupar -se' n. L' argument que és una activitat industrial i no academica només és una manera de justificar-se per no enfrontar-se amb el problema. En un context academic les possibilitats que es presenten es poden esquematitzar de la manera següent. a) Disposar d'unafoundry. Es una opció maximalista que permet el ventall més ample de possibilitats, des de donar suport als dissenyadors de circuits fins a permetre les activitats de R&D de materials, processos i dispositius passant per una acció docent molt completa enfocada a la formació d'especialistes. Com a inconvenients esmentarem el volum molt elevat de recursos, inc1oent-hi la infraestructura (sala blanca), els equips, la despesa corrent de manteniment i una plantilla de per-sonal tecnic per atendre-ho tot plegat. Aixo fa que molt poques universitats disposin d'aquestes facilitats. b) Compartiment de recursos entre diferents centres academics. Les instal.lacions situades en un centre són utilitzades per usuaris de procedencies diverses. Es una solució que resol en part el problema del cost pero exigeix disposar d'una infraes-tructura i una organització que facilitin els desplac;aments de les persones i grups que comparteixen els Íaboratoris. c) Especialitzar-se en uns te-mes determinats, de manera que només calgui disposar d'unes determinades etapes de procés. Es una opció molt rendible des del punt de vista de la recerca perque els esforc;os es con-centren en uns problemes molt determinats. En canvi la utilitat docent queda disminUIda i, per descomptat, no suposa cap suport al disseny. Totes aquestes opcions poden trobar-se en diferents centres de diferents paIsos, tot i que la darrera és potser la més típicament universitaria. Una poderosa raó és la limitació de recursos. Que fem a la U.P.C. La primera de les alternatives esmentades a l' apartat anterior mai ha resultat viable en una universitat del nostre país. A mesura que la tecnologia esdevé més sofisticada i el cost deis equipaments més elevat sembla allunyar-se encara més aquesta possibilitat. La segona alternativa ha estat insinuada amb finalitat formativa a nivell d 'Estat Espanyol en els darrers anys, pero no hi ha a hores d'ara un esquema de cooperació que li doni suporto La tercera sembla obligada en un centre com el nostre. El grup de treball en semiconductors del Departament d'Enginyeria Electronica ha intentat concretar aquesta idea en un projecte que resu-miré en poques paraules. 6 La tria d'una línia de recerca s'ha de fer atenent a dos criteris igualment importants: que sigui actual i que els recursos que exigeix estiguin a l'abast de les persones que l'han de tirar endavant. L' estudi deis dispositius d'heterojunció és en aquests moments un deis camps que fa avanc;ar la tecnologia bipolar, generant un seguit de nous conceptes, alguns deIs quals ja són industruals i altres no han sortit encara deIs laboratoris. Entre les estructures pro-metedores hi ha els contactes de materials semiconductors amorfs damunt silici monocristal.lí. Les tecnologies emprades per preparar- . les (famílies PVD i CVD essencialment) no són inaccessibles a un grup universitari de dimensions reduIdes. La descripció amb un cert detall i amb un mínim de rigor excedeix els límits d' aquest paper. Espero que tindré l'oportunitat en proxims números de la revista de fer-ho. Penso que ara és preferible emmarcar la tematica més que no pas entrar-hi. D'altra banda no s'ha oblidat la dimensió docent i s'han posat a punt un seguit d'etapes basiques de procés que permetin a l'estudiant d' especialitat tenir un contacte directe amb la manipula ció del silici i un un coneixement de la seva problematica, bo i sabent que els resultats que assolid no sera innovadors ni competitius. Transistors bipolars discrets i cel.lules fotovoltaiques són correntment preparats en el laboratorio Aquests processos tenen de més a més una funció d'autotest per a les persones que es dediquen a aquestes tasques i per als equips que utilitzen. Progressar en el lligam entre els dos nivells de treball és ara mateix un repte per nosaltres. El punt de vista de l' estudiant. Davant les consideracions anteriors l' estudiant es fara com a mínim dues preguntes: quin interes té per mi ocupar-me d'aquests temes? i quines oportunitats tinc d'accés als laboratoris? Intentaré ajudar-Io a respondre-les. Si entenem que la formació que rep un estudiant ha de tenir una connexió directa amb la seva tasca professional futura, aleshores hem de dir que el nombre d'alurnnes que po-den sentir-se atrets per aquests temes ha d'estar en relació amb l'oferta la-boral en aquest campo Ja m'he referit més amunt a l' activitat que hi ha en el nostre entorn en tecnologia de semiconductors. Aquesta visió de la formació es pot qualificar, tantmateix" d'estreta i no és ni de lluny compar-tida per tothom. Una formació més aprofundida en tecnologia, sense arri-bar a poder-se considerar una especialitat en enginyeria de procés, pot formar perfectament part d'un deIs possibles curricula en enginyeria electronica sense que aquest perdi la seva coherencia. Pel que fa a les possibilitats de treball en els nostres laboratoris, cal notar la limitada capacitat deIs mateixos (i no solament deIs nostres) per acollir col.lectius nombrosos. Aixo fa que aquesta opció només es pugui oferir a estudiants de tercer cicle i de projectes de fi de carrera o, amb limitacions, a grups reduits interessats pel tema. En qualsevol cas és important que aquesta possibilitat existeixi, en-cara que només sigui per fer de pont entre el cicle universitari de pre-grau i aquells que desitgen continuar per aquesta via en nivells més alts. Cursos de Doctorat y Seminaris del Dept. d"Eng. Electronica CURSOS DE DOCTORAT del Dept. d'Eng. Electronica. CURS92-93 - Circuits i Sistemes Digitals. - Components i Sistemes Electronics de Potencia - Dispositius per a· Fotonica Optoelectronica - Disseny Facilment Testable i Tolerant a Fallades Instrumentació i Mesures Instrumentació Medica - Interferencies i Compatibilitats Electromagnetiques - Introducció al Disseny de Circuits Microelectronics CMOS - Noves Tendencies de Disseny en Electronica de Potencia Sistemes de Control Programables - Teoria i Tecnologia deIs Dispositius Semiconductors - Xarxes Neuronals Artificials NOUS DOCTORS al Dept. d'Eng. Electronica Autor: Francisco Castillo Cobo. "Concepción de Arquitecturas Digitales VLSI para Redes Neuronales" Director: Dr. Joan Cabestany Moncusí. El 17/12/92 el Sr. Jaume A. SEGURA FUSTER i la Sra. Rosa RODRIGUEZ MONTAÑES varen llegir llurs tesis doctorals, que tenen els títols següents: « Aportació a la modelació del defecte de ruptura d'oxid prim en circuits CMOS de molt alt nivell d' integració (VLSI»>, dirigida pel Dr. Antonio Rubio Sola « Caracterització electrica de circuits CMOS digitals amb defectes tipus pont: implicacions al test per corrent quiescent», dirigida pel Dr. Joan Figueras i Pamies El 4/3/93 el Sr. Víctor H. Champac Vilela va llegir també la seva tesi doctoral: «Caracterización de Defecto de Puer-ta Flotante y su Detección en Circuitos CMOS Digitales» Director: Dr. Joan Figueras i Pamies CURSOS D'ESPECIALITZACIÓ "Compatibilitat electromagnetica en el disseny electronic" Impartit durant el curs 1992/93. Responsable: Prof. Ramon Pallas "Seguretat i compatibilitat de la instrumentació medica" Impartit durant el curs 1992/93. Responsable: Prof. Ramon Pallas SEMINARIS "SiGe HETEROJUNCTION BIPOLAR TRANSISTORS" Dr. Peter Ashburn Adrec;at a 7 professors i a estudiants de doctorat, va tenir lloc el 1/4/92. "ACTIVIDAD DE INVESTIGA-CIÓN EN TOLERANCIA A FALLOS EN LA UNIVERSIDAD DE FLORIDA" Prof. Eduardo Fernández - Universidad de Florida. Es va celebrar el 6/5/92, a les 12h. a l'aula seminari del Dept. d'Eng. Electronica. Presentació de treballs del curs de doctorat "INTRODUCCIÓ AL DISSENY MICROELECTRONIC CMOS" Responsable: Prof. A. Rubio. Dies 18 a 21/5/92. "ULTRAHIGH VOLTAGE ELEC-TRON MICROSCOPE OF OSAKA UNIVERSITY AND ITS APPLICATIONS TO LSI" Prof. Katsumi Ura Dia 4/9/92 "RANDOM CURRENT TESTING FOR CMOS LOGIC CIRCUITS BY MONITORING DYNAMIC POWER SUPLY CURRENT" Prof. Hideo TAMAMOTO. Department of Information Engineering Akita University, Japan Dia 15/9/92, aula master edifici PL. 

Del silici i què en podem fer

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC