ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ


Συμμετέχοντες φορείς

Υπουργική απόφαση ίδρυσης

Προκήρυξη

Οδηγός σπουδών

Σπουδαστές

Πρόγραμμα σπουδών

Γραμματειακά θέματα

Ανακοινώσεις

Διπλωματικές εργασίες

Αρχική σελίδα

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟΥ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ 2007 

Θέμα 1ο: Λογισμικό Αυτοματισμού Σχεδίασης Ο.Κ. (EDA)

Γνωστικό υπόβαθρο: Γλώσσες Προγραμματισμού (απαραίτητο), Ηλεκτρονική, VLSI (προαιρετικά)

Υπεύθυνη: Α. Αραπογιάννη Αναπληρώτρια Καθηγήτρια 

  1. Ανάπτυξη μεταφραστή γεωμετρικών δομών για σχεδίαση RFIC: Με χρήση της γλώσσας Python, θα αναπτυχθεί ένας μεταφραστής παραμετρικών γεωμετριών (Pcells) από το περιβάλλον Cadence/SKILL προς ένα νέο ευέλικτο format, συμβατό με το πρότυπο OpenAccess. Η εφαρμογή θα γίνει πάνω σε σπειροειδείς δομές (πηνία) που χρησιμοποιούνται στη σχεδίαση RFIC και MMIC.

  1. Επεξεργαστής πολυγώνων: Λογισμικό σε γλώσσα C++ που επεξεργάζεται γενικά πολυγωνικά σχήματα από το layout και εξάγει διανυσματικού τύπου δεδομένα, όπως συντεταγμένες και κατεύθυνση γραμμών διασύνδεσης, καθώς και κυκλωματικού τύπου, όπως ηλεκτρικές διασυνδέσεις επικαλυπτόμενων γραμμών. Τα δεδομένα εισόδου παρέχονται από αρχείο τύπου GDS ή ΟpenΑccess.

  1. Aνάπτυξη γραφικού περιβάλλοντος οπτικοποίησης layout & παρασιτικών στοιχείων: Το περιβάλλον θα αναπτυχθεί σε C++, πιθανώς με τη χρήση κατάλληλου open source API όπως το MGEN (http://sourceforge.net/projects/mgen/) ή to SiliconNavigator (http://www.sinavigator.com/). Τα αρχεία εισόδου είναι layout σε format GDS ή OpenAccess, καθώς και αρχεία μοντέλων και αποτελέσματα προσομοιώσεων. Το περιβάλλον θα παρέχει τη δυνατότητα παρουσίασης ποικίλων annotations (κειμένου, χρωματικών ενδείξεων κλπ.) πάνω στο layout, για την οπτική αναπαράσταση κυκλωματικών στοιχείων (π.χ. αμοιβαίες επαγωγές) ή ηλεκτρικών ποσοτήτων (π.χ. πτώσεις τάσης).

  1. Ανάπτυξη γραφικού περιβάλλοντος επεξεργασίας μετρήσεων και προσομοιώσεων: Θα αναπτυχθεί ένα γραφικό περιβάλλον για την επεξεργασία και απεικόνιση αρχείων μετρήσεων (S-parameter files) και την αντιπαραβολή τους με τα αποτελέσματα προσομοιώσεων. Το περιβάλλον θα παρέχει τη δυνατότητα στατιστικής επεξεργασίας (π.χ. εξαγωγή σφαλμάτων) με βάση μεθοδολογία που παρέχεται. Η ανάπτυξη θα γίνει σε C++ ή/και Python.

  1. Ανάπτυξη εργαλείου μαζικού ελέγχου γεωμετρικών δομών: Το λογισμικό αυτό θα διενεργεί μαζικό  (batch mode) έλεγχο κανόνων σχεδίασης (DRC) μιας «βιβλιοθήκης» παραμετρικών δομών (Cadence/OA database), καλώντας τα προγράμματα Cadence Assura ή Mentor Calibre. Θα επεξεργάζεται τα αντίστοιχα αρχεία εξόδου και θα δημιουργεί αναφορές (reports) για τυχόν σφάλματα σε μορφή text αρχείου αλλά και σε format GDSII (error markers). Θα αναπτυχθεί και απλό γραφικό περιβάλλον για να διευκολύνει την παραμετροποίηση των δομών της βιβλιοθήκης.

Θέμα 2ο: Ηλεκτρομαγνητική Μοντελοποίηση για Μικροηλ/νικές Εφαρμογές

Γνωστικό υπόβαθρο: Ηλεκτρονική, Μικροηλεκτρονική Τεχνολογία, Η/Μ Πεδία (απαραίτητα), Μικροκύματα (προαιρετικά)

Υπεύθυνη: Α. Αραπογιάννη Αναπληρώτρια Καθηγήτρια

  1. Μελέτη δομών απομόνωσης υποστρώματος: (guard rings, shallow and deep trenches, isolation wells, DTI patterns, ground planes). Ανάλυση με χρήση ηλεκτρομαγνητικών προσομοιωτών και ανάπτυξη ισοδύναμων κυκλωμάτων (με χρήση του VeloceRF) για τη μοντελοποίηση των φαινομένων. Aνάπτυξη μεθοδολογίας βελτιστοποίησης της γεωμετρίας των δομών απομόνωσης για την επίτευξη τελικών προδιαγραφών κυκλώματος. Δυνατή η επέκταση σε έμπειρο σύστημα (π.χ. βασισμένο σε ANN).

  1. Μελέτη παρασιτικών φαινομένων υποστρώματος σε ενεργά στοιχεία: (tap to junction, junction to junction, tap to MOS or BJT, MOS to MOS. Ανάλυση στο πεδίο της συχνότητας και του χρόνου. Χρήση εργαλείων προσομοίωσης διατάξεων πυριτίου. Εξαγωγή ισοδύναμων μοντέλων με συγκεντρωμένα στοιχεία.

  1. Μελέτη και μοντελοποίηση ασυνεχειών σε μεταλλικές δομές: Σχισμές, δομές taper, διασταυρώσεις, γωνίες. Επέκταση μοντελοποίησης για συχνότητες >30 GHz. Εξαγωγή και απεικόνιση πυκνότητας ρεύματος. Εξαγωγή ισοδύναμων μοντέλων με συγκεντρωμένα στοιχεία (με βάση το VeloceRF) και εφαρμογή σε σπειροειδείς γεωμετρίες (πηνία).

  1. Μεθοδολογία συμπίεσης μοντέλων (model order reduction): Αναζήτηση και εφαρμογή μεθόδων συμπίεσης μοντέλων παθητικών δομών με συγκεντρωμένα στοιχεία (RLCk).

  1. Μελέτη και μοντελοποίηση νανομετρικών τεχνολογιών για αναλογική και RF σχεδίαση: Διερεύνηση σύγχρονων προβλημάτων σχετιζόμενων με τεχνολογίες πυριτίου κλίμακας 130, 90 και 65 nm. Εμβάθυνση στα παθητικά και παρασιτικά στοιχεία των τεχνολογιών: επίπεδα επιμετάλλωσης, υπόστρωμα, πυκνωτές ΜΙΜ, ολοκληρωμένες και παρασιτικές επαγωγές. Αντιμετώπιση προβλημάτων electromigration, metal stress. Εξαγωγή μοντέλων παρασιτικών στοιχείων και ενσωμάτωση σε μοντέλα επαγωγών, αγωγών διασύνδεσης και τροφοδοσίας, λοιπών παθητικών στοιχείων. Μελέτη ανοχών και απόδοσης (yield) σε πραγματικά κυκλώματα.

To παραπάνω θέμα προτείνεται κυρίως για διδακτορική διατριβή. 

Θέμα 3ο: Σχεδίαση RFIC

Γνωστικό υπόβαθρο: Ηλεκτρονική, VLSI, Μικροκύματα (απαραίτητα), Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα (προαιρετικά)

Υπεύθυνη: Α. Αραπογιάννη Αναπληρώτρια Καθηγήτρια 

  1. Σχεδίαση κυκλωμάτων RF σε τεχνολογία SiGe BiCMOS: Η εργασία αφορά την ανάπτυξη κυκλωμάτων RF όπως LNA-μίκτη, ενισχυτή ισχύος (PA), VCO (το ακριβές κύκλωμα θα συμφωνηθεί με τον επιστημονικό υπεύθυνο). Δίνεται η δυνατότητα εκμάθησης και χρήσης των πλέον σύγχρονων εργαλείων σχεδίασης των εταιριών Cadence, Agilent, Mentor και Helic. Το τελικό κύκλωμα θα κατασκευαστεί σε τεχνολογία ΙΒΜ SiGe BiCMOS 0.18μm ή ανάλογη.

To παραπάνω θέμα μπορεί να τροφοδοτήσει έως και τρεις διαφορετικές εργασίες σε συνεργασία. 

  1. Αυτοματοποιημένη σύνθεση κυκλωμάτων RFIC: Μελέτη μεθόδων και εργαλείων σύνθεσης κυκλωμάτων RF και αυτοματοποιημένου layout. Ανάπτυξη εργαλείου  σύνθεσης κυκλωμάτων (αλγόριθμοι και περιβάλλον χρήσης – GUI) με έμφαση στη χρήση ολοκληρωμένων επαγωγών. Βελτιστοποίηση παραμέτρων σχεδίασης όπως κέρδος, εικόνα θορύβου, ευστάθεια, με αυτόματη διαστασιολόγηση σπειροειδών επαγωγών και σχετική τοποθέτηση/διασύνδεσή τους στο layout. Δοκιμή σε πραγματικά κυκλώματα.

Σημείωση: Οι παραπάνω εργασίες θα πραγματοποιηθούν σε συνεργασία με την εταιρεία HELIC.

Θέμα 4ο: Ανάπτυξη παθητικών αισθητήρων βασισμένων στην τεχνολογία RFID

 Υπεύθυνοι : Π. Παπαγέωργας, Α. Αραπογιάννη Αναπληρώτρια Καθηγήτρια

Στην πτυχιακή αυτή θα μελετηθεί η τεχνολογία των παθητικών RFID με στόχο την ανάπτυξη αισθητήρα θερμοκρασίας ή/και πίεσης για ιατρικές εφαρμογές. Θα αναπτυχθεί η κατάλληλη πρωτότυπη διάταξη με προσομοίωση αρχικά και υλοποίηση σε δεύτερο στάδιο και θα μελετηθούν οι περιορισμοί που αφορούν τις επιδόσεις και οι οποίοι συσχετίζονται με την διαθέσιμη ενέργεια λειτουργίας.

R Schlierf, U Horst, M Ruhl, T Schmitz-Rode, W Mokwa and U Schnakenberg «A fast telemetric pressure and temperature sensor system for medical applications»  J. Micromech. Microeng. 17 (2007) S98–S102

==========================================================

Θέματα 1: Monolithic Microwave Integrated Circuits

Επιβλέποντες: Ν. Ουζούνογλου (Καθηγητής ΕΜΠ), Ε. Καραγιάννη (Ερευνήτρια ΕΠΙΣΕΥ/ΕΜΠ, Λέκτορας ΣΝΔ),

1. Σχεδίαση ενισχυτή χαμηλού θορύβου για εφαρμογές UWB 2-11 GHz

Επιβλέποντες: Ε. Καραγιάννη (Ερευνήτρια ΕΠΙΣΕΥ/ΕΜΠ, Λέκτορας ΣΝΔ), Ν. Ουζούνογλου (Καθηγητής ΕΜΠ)

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, θα σχεδιαστεί και θα υλοποιηθεί ενισχυτής χαμηλού θορύβου σε συνεργασία με την εταιρεία AMS-MW (Γ. Στρατάκος, Ερευνητής ΕΠΙΣΕΥ). Θα αποκτηθεί γνώση στη σχεδίαση και κατασκευή μικροκυματικών κυκλωμάτων. Απαραίτητη η χρήση του λογισμικού ADS της Agilent  

2. Σχεδίαση ζωνοπερατού φίλτρου με ηλεκτρονικά μεταβαλλόμενη κεντρική συχνοτητα για εφαρμογές VSAT Ku Band (12-15 GHz).

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αφού μελετηθούν διάφορες τεχνολογίες κατασκευής φίλτρων θα γίνει σχεδίαση ενός ζωνοπερατού φίλτρου με ηλεκτρονικά μεταβαλλόμενη κεντρική συχνοτητα για εφαρμογές VSAT Ku Band. Θα αποκτηθούν πρακτικές γνώσεις για τη σχεδίαση φίλτρων,  μέσω της συνεργασίας με την εταιρεία AMS-MW (Γ. Στρατάκος, Ερευνητής ΕΠΙΣΕΥ). Απαραίτητη η χρήση του λογισμικού ADS της Agilent   

3. Σχεδίαση Voltage controlled oscillator για εφαρμογές LMDS 60GHz.

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, θα σχεδιαστεί ταλαντωτής ελεγχόμενος από τάση για εφαρμογές LMDS. Θα αποκτηθούν πρακτικές γνώσεις για τη σχεδίαση ταλαντωτών υψηλών συχνοτήτων  μέσω της συνεργασίας με την εταιρεία AMS-MW (Γ. Στρατάκος, Ερευνητής ΕΠΙΣΕΥ). Απαραίτητη η χρήση του λογισμικού ADS της Agilent  και HFSS της Ansoft

4. Ανασκόπηση και προοπτικές τεχνολογιών III-IV materials για κατασκευή ΜΜΙC / RFIC

Στα πλαίσια της παρούσης διπλωματικής εργασίας θα γίνει ανασκόπηση των τάσεων και προοπτικών στις τεχνολογίες MMIC (1GHz-300GHz). Λόγω του γεγονότος ότι τα MMIC στην πλειοψηφία τους κατασκευάζονται με χρήση υλικών II-IV (GaAs, InP, SiGe). Θα αναφερθούν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα σχετικών τεχνολογιών διεργασιών (GaAs MESFET, GaAs HBT, InGaAs pHEMT, GaN κ.α)

5. Κατανεμημένοι Ενισχυτές. Μελέτη και Σχεδίαση σε τεχνολογίες ΜΙC και MMIC

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας θα γίνει μαθηματική ανάλυση της απόκρισης κατανεμημένου ενισχυτή για συχνότητες από DC έως 15 GHz. Το πρότυπο θα συγκριθεί με προσομοιωμένα μοντέλα τεχνολογίας MMIC και MIC και στη συνέχεια θα γίνει κατασκευή ενός κατανεμημένου ενισχυτή σε τεχνολογία MIC. Αρχικός στόχος είναι η σύγκλιση των αποτελεσμάτων της μαθηματικής ανάλυσης με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης καθώς και με τις μετρήσεις του τελικού προϊόντος. Απώτερος στόχος είναι η βελτιστοποίηση σχεδίασης κατανεμημένων ενισχυτών. Θα αποκτηθεί εμπειρία στη σχεδίαση μικροκυματικών κυκλωμάτων (ενισχυτών και φίλτρων) σε τεχνολογίες MΜIC, καθώς και στην κατασκευή ΜΙC.  Απαραίτητη η χρήση ου λογισμικού Advanced Design System καθώς και Mathematica ή Matlab

6. Μικροκυματικά Φίλτρα Hairpin-Line

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, κατ’ αρχάς θα βρεθεί ενιαίο μοντέλο σχεδίασης φίλτρων με χρήση μικροταινιών και ταινιογραμμών. Στη συνέχεια αφού μελετηθούν τα φίλτρα hairpin-line και zig-zag hairpin-comp θα γίνει σχεδίαση και υλοποίηση ενός τέτοιου φίλτρου για τη συχνότητα 1800 ΜΗz και θα μελετηθούν τεχνολογίες πολυστρωματικών φίλτρων. Θα αποκτηθεί γνώση στην σχεδίαση μικροκυματικών κυκλωμάτων (φίλτρων) σε τεχνολογίες MIC.    Απαραίτητη η χρήση ου λογισμικού ADS της Agilent και HFSS της Ansoft

 

==================================================================

Masters and PhD thesis available in the micro and nano patterning group of the Institute of Microelectronics

Contact point: Dr Evangelos Gogolides

evgog@imel.demokritos.gr

tel: 210-6503237 

1. Nanotexturing of polymers in plasmas: A simulation study

Thematic area: Simulation of nanofabrication and nanomanufacturing; smart self cleaning surfaces

Plasma processing of polymers creates nanotexture on their surface. This may be valuable for the creation of superhydrophobic, smart, self-cleaning surfaces, protein adsorption, bioanalytic applications etc. The purpose of this thesis is to examine simple simulation ideas to explain the development of the nanotexture using Monte Carlo techniques.

Background knowledge: Programming in C++, fundamentals of polymer and plasma physics and chemistry, statistical physics, mathematics.

Funding: available

Level: MSc Thesis, and possible continuation in PhD thesis, (in combination with 2). 

2. Nanotexturing and nanopatterning of polymers in plasmas: An experimental study

Thematic area: Micro and fabrication and manufacturing; smart self cleaning surfaces; stochastic nanopatterning

Plasma processing of polymers creates nanotexture on their surface. This may be valuable for the creation of superhydrophobic, smart, self-cleaning surfaces, and nano electronic devices. The purpose of this thesis is to examine the technology viability for both of the above applications.

Background Knowledge: Clean rooms, micropatterning techniques, plasma etching fundamentals, careful experimentation.

Funding: proposal submitted

Level: MSc thesis and possible continuation in PhD thesis (in combination with 1)

3. Etching of nanocomposite materials: A simulation study, and experiments

Thematic area: Nanomaterials simulation and processing

Nanocomposite materials contain a nanoscale shaped phase into an amorphous matrix and poses advanced properties compared to classical materials. The unveiling of the morphology of the nano-phase entails the use of advanced techniques such as TEM. In this work we explore the use of plasma etching and subsequent SEM imaging as an alternative easy to implement method. First, a theoretical analysis is done using Monte Carlo methods, and experimental evidence through etching of nanocomposites comes to model validation.

Background knowledge: Programming in C++, fundamentals of materials science, statistical physics, mathematics.

Funding: available

Level: MSc Thesis, and possible continuation in PhD thesis.

4. Metrology at the Nanoscale using SEM (scanning electron microscope) and AFM (atomic force microscope) images

Thematic area: Nanometrology

Metrology at the nanoscale entails image analysis of SEM in order to extract the nanoscale image borders, and subsequent mathematical treatment of the border using fractal analysis. The same fractal analysis can be performed in AFM images. Such software exists already. It is the purpose of the thesis to further improve the software both by performing more mathematic operations, and by improving the Graphical User Interface and transferability of the codes.

Background Knowledge: Programming in C++, Graphic User Interfaces, good programming skills, image analysis.

Funding: available

Level: MSc and possible continuation in PhD thesis.

5. A Multi level and multiscale plasma simulation software tool

Thematic area: Simulation and Design for micro and nanomanufacturing, microelectronics and  microsystem fabrication

Plasma processing is complex and the demands placed on it as we fabricate nanoscale features are very tight. No complete plasma simulator exists to facilitate design for manufacturing. Our approach is to use many levels of simulation comprising plasma phase, surface chemistry, profile evolution, nanoscale features. In addition many scales of simulation will be probed (macro and micro scales with continuum models, nano scale with Monte Carlo methods). Several of the modules exist already. The challenge is to create a link and systematic coupling as well a robust software tool, and prove the concept in specific applications.

Background: C++ programming, Python programming, Simulation with continuum or Monte Carlo methods.

Funding: available

Level: MSc and or PhD for software engineers, chemical engineers,

 

6. Seeking the origins of anomalous kinetic roughening through simple Monte Carlo models

Thematic area: Non-Equilibirum physics at the nanoscale

The interest in the evolution of surface roughness (kinetic roughening) has enhanced last years mainly due to its increasing impact on surface behavior at nanometer scale. Also kinetic roughening presents strong theoretical appeal since it is a far from equilibrium process where scale invariance was initially assumed to dominate. However, many experiments show deviations of the kinetic roughening from scale invariance associated with the appearance of large local slopes on the surface and exhibit anomalous scaling behavior. The purpose of the thesis is to identify simple mechanisms originating the anomalous scaling behavior. The methodology will be the Monte Carlo simulation of simple models of the fundamental treating process of film surfaces. 

Background: Programming skills, statistical physics, statistics, mathematics

Funding: available

Level : Level; MSc and possible continuation in PhD. 

7. Fabrication and electrokinetic Transport measurements in microfluidic devices for analytic applications.

Thematic area: Nanobiotechnology, microfluidics, lab-on-a-chip devices

Recently our group proposed lithography and plasma etching as fabrication methodology for microfluidic devices. Characterization of the electrokinetic transport in such devices is very important, as well as measurement of the electokinetic flows. The purpose of this thesis is to fabricate and characterize such devices in PMMA and PET.

Background Knowledge: Chemistry, or fabrication technology, or analytic chemistry

Funding: available

Level: MSc and possible continuation in PhD

8. Two dimensional electrophoresis on chip for protein: Design and fabrication of devices

Thematic area: Nanobiotechnology, microfluidics, lab-on-a-chip devices, proteomics

Miniaturization of analysis methods such as SDS page methods offers extreme advantages in time and sensitivity. Microfluidics fabrication can offer great advantages in this respect. The purpose of the thesis is the design and fabrication of two dimensional electrophoresis systems on chip

Background: Analytical Chemistry, microfabrication

Funding: available

Level; MSc and possible continuation in PhD. 

9. Fluid flow in nanostuctured microfluidic channels

Thematic area: Micro-nano fluidics, transport phenomena in the nanoscale

Microfluidic channels are used for separations in chemistry and biology. Pressure driven flow or electrokinetic transport is the flow actuation mechanism. The flow is affected by the nanoroughness of the microchannel, and new phenomena are coming into play as the dimensions of the channel are reduced. In collaboration with other teams, we will measure the flow in situ with flow sensors in the microchannel, compare with classical hydrodynamic predictions, and examine the effect of nanoroughness on the flow.

Background knowledge: Basic Fluid mechanics, microfabrication

Funding: available

Level: MSc and possible continuation in PhD.