Ferramenta de projeto e otimização interativa de circuitos integrados baseada em inteligência computacional

• Processo: 20/09375-0
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência: 01 de novembro de 2021 - 31 de outubro de 2023
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Circuitos Elétricos, Magnéticos e Eletrônicos
• Pesquisador responsável: Rodrigo Alves de Lima Moreto
• Beneficiário: Rodrigo Alves de Lima Moreto
• Empresa: MTG Solutions Softwares de Otimização para Engenharia Ltda
• CNAE: Serviços de engenharia
• Município: São Bernardo do Campo
• Pesq. associados: Carlos Eduardo Thomaz ; Salvador Pinillos Gimenez
• Vinculado ao auxílio: 18/21341-4 - Protótipo de inteligência computacional interativa para projeto e otimização de circuitos integrados analógicos, AP.PIPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/13876-8 - Projeto e otimização de um conversor analógico/digital robusto usando a ferramenta computacional iMTGSPICE, BP.TT; 21/12977-5 - Ferramenta de projeto e otimização interativa de circuitos integrados baseada em inteligência computacional, BP.PIPE
• Assunto(s): Inteligência artificial Circuitos integrados Algoritmos genéticos Algoritmos Otimização

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. Posteriormente, nos trabalhos de doutorado e pós-doutorado, o AGSPICE foi aperfeiçoado e renomeado para iMTGSPICE, visto que passou a incluir outros algoritmos de otimização de Inteligência Artificial (IA) e também passou a combinar e utilizar a IA e a Inteligência Humana (IH), por meio do conhecimento do projetista, para o projeto e a otimização de circuitos integrados analógicos e de radiofrequência ROBUSTOS permitindo uma significativa redução do tempo de projeto de CIs de meses/semanas para dias/horas, que acarreta numa significante redução do custo do projeto, que é da ordem de grandeza de milhões de dólares, e do tempo de lançamento dos "Sistemas num único circuito integrado" (System-on-a-chip, SoC) no mercado. No projeto PIPE fase 1, a nossa empresa preparou o plano de negócios através da ferramenta CANVAS e o iMTGSPICE foi usado no processo de otimização de alguns blocos de CIs analógicos e de RF, cujos resultados de simulação foram validados com sucesso por uma ferramenta profissional (CADENCE) de projetos de CIs. Além disso, realizamos com sucesso a caracterização elétrica experimental de alguns chips protótipos fabricados na tecnologia comercial da TSMC de 65 nm com o objetivo de realizar o processo de validação experimental final do processo de otimização do iMTGSPICE para posteriormente torná-lo um produto comercial. Esse projeto PIPE 1 já está terminando e já foi aprovado pela FAPESP. O objetivo dessa proposta de projeto PIPE fase 2 é aprimorar o iMTGSPICE, com base nas informações adquiridas no curso "PIPE 1 Empreendedor" com entrevistas de potenciais clientes, para torná-lo um produto comercial. Existem diversas atividades que podem ser realizadas baseadas nesse projeto. Dentre essas alternativas, pretendemos realizar a prestação de serviços relacionados ao projeto de CIs analógicos e de RF e/ou da comercialização da licença relacionada ao uso do iMTGSPICE por um determinado período de tempo. Os potenciais usuários do iMTGSPICE são os projetistas das indústrias de semicondutores que projetam CIs analógicos e de RF, Design Houses, Universidades do mundo todo que realizam atividades de pesquisas e desenvolvimento nessa área e da formação de recursos humanos, respectivamente. (AU)