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Unidades de investigación » Microelectrónica analógica y de señal mixta » Sistemas heterogéneos de procesamiento sensorial e integración 3-D

Sistemas heterogéneos de procesamiento sensorial e integración 3-D

Contacto:

Ángel Rodríguez Vázquez

angelimse-cnmcsices

Ricardo Carmona Galán

rcarmonaimse-cnmcsices

Palabras clave: circuitos integrados 3D, microsistemas de procesamiento sensorial, through-silicon-vias, sistemas interconectados verticalmente, integración heterogénea

Descripción
Las tecnologías de integración 3D posibilitan la interconexión vertical de distintas obleas y por tanto el posicionamiento de distintos subsistemas y funciones en capas dedicadas y especializadas. Ambas propiedades tienen un impacto significativo en las prestaciones. Por un lado, distintas tecnologías y materiales pueden combinarse, por ejemplo, nano-antenas para detectores de radiación en terahercios. Por otro, los factores de forma pueden mejorarse y se puede conseguir una mayor densidad de funciones; por ejemplo, se pueden implementar de manera eficiente píxeles de imagen con procesamiento embebido sin penalizar el fill factor y el pitch del píxel.
Esta línea de investigación engloba distintas actividades relacionadas con los sistemas heterogéneos de procesamiento sensorial usando ICs 3D con énfasis en tecnologías que emplean TSVs.
Las actividades incluyen las siguientes:
  • Análisis prospectivo e identificación de tecnologías 3D candidatas.
  • Dispositivos y materiales sensores multi-espectrales compatibles con 3D.
  • Circuitería de interfaz entre estos sensores y las capas de procesamiento, incluyendo la interfaz eléctrica propiamente dicha, así como el multiplexado temporal que pueda ser requerido para manejar la distinta granularidad de la señal en las distintas capas.
  • Arquitecturas para la óptima explotación del potencial de las tecnologías heterogéneas 3D. El énfasis se pone en sistemas de visión y el uso de distintas resoluciones espaciales y escalas en cada capa de la arquitectura verticalmente interconectada.
  • Identificación de operadores funcionales constitutivos para las distintas capas de la cadena de procesamiento vertical, con énfasis en visión.
  • Topologías de circuito para las distintas capas de la cadena de procesamiento.
En lo relativo a los sistemas de visión, el reto básico es alcanzar sensores con millones de píxeles, un pitch del píxel en torno a 6μm y una velocidad de operación en el rango de 10,000 Frames/segundo.
Mapeo funcional/físico en una estructura multi-capa
Una arquitectura reconfigurable CMOS-3D con procesamiento in-pixel para detectores de características
Resultados destacados
A. Zarandy, Cs. Rekeczky, P. Földesy, R. Carmona-Galan, G. Liñan-Cembrano, G. Sos, A. Rodriguez-Vazquez and T. Roska, "VISCUBE: a multi-layer vision chip", in Focal-Plane Sensor-Processor Chips, Á. Zarandy (Ed.), pp. 181-208, Springer, New York, 2011  » doi
A. Zarandy, P. Földesy, R. Carmona-Galan, Cs. Rekeczky, J. Bean and W. Porod, "Cellular Multi-core Processor Carrier Chip for Nanoantenna Integration and Experiments", in Cellular Nanoscale Sensory Wave Computing, Ch. Baatar, W. Porod and T. Roska (Eds.), pp. 147-168, Springer, New York, 2010  » doi
R. Carmona-Galan, A. Zarandy, Cs. Rekeczky, P. Földesy, A. Rodriguez-Perez, C. Dominguez-Matas, J. Fernandez-Berni, G. Liñan-Cembrano, B. Perez-Verdu, Z. Karasz, M. Suarez-Cambre, V. M. Brea-Sanchez, T. Roska and A. Rodriguez-Vazquez, "A hierarchical vision processing architecture oriented to 3D integration of smart camera chips", Journal of Systems Architecture, vol. 69, no. 10, part A, pp. 908-919, Nov 2013  » doi
M. Suarez, V.M. Brea, J. Fernandez-Berni, R. Carmona-Galan, G. Liñan, D. Cabello and A. Rodriguez-Vazquez, "CMOS-3D Smart Imager Architectures for Feature Detection", IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems, vol. 2, no. 4, pp. 723-736, Dec 2012  » doi
R. Maldonado-Lopez, F. Vidal-Verdu, G. Liñan and A. Rodriguez-Vazquez, "Integrated Circuitry to Detect Slippage Inspired by Human Skin and Artificial Retinas", IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 56, no. 8, pp. 1554-1565, Aug 2009  » doi
Proyectos y contratos de investigación relacionados con la línea
Sensores Inteligentes en Tecnologías CMOS-3D de Chips Apilados (IPT-2011-1625-430000); IP: Ángel Rodríguez Vázquez; Financia: Ministerio de Ciencia e Innovación OPN-INNPACTO; 05/2011 - 12/2014  » web
3DHVC: Design of high-performance heterogeneous, ultra high speed cellular sensor-processors for multispectral light sensing (BAA-11-001); IP: Ángel Rodríguez Vázquez; Financia: Office of Naval Research, USA; 01/2011 - 12/2013
Study and design of interfaces for CMOS-compatible sensing nanostructures for the integration of nanoelectronic systems; IP: Ricardo Carmona Galán; Financia: Ministerio de Educación y Ciencia; 10/2006 - 09/2007