Descrizione del progetto
Sviluppo di convertitori analogico-digitali per nodi di sensori ultracompatti
I convertitori analogico-digitali (CAD) a bassa potenza e compatti sono un collegamento vitale tra i sensori e l’elaborazione dei dati. Nelle implementazioni dei semiconduttori complementari a ossido metallico (CMOS) dei CAD, l’integrazione dei CAD con i sensori si è dimostrata difficile, i convertitori di dati analogici hanno prodotto un’elevata potenza statica e i CAD CMOS hanno mostrato una risoluzione limitata. Il progetto SHADE, finanziato dall’UE, intende introdurre un approccio innovativo sia per i CAD convenzionali che per quelli a conversione tensione-tempo, con un’area e un consumo energetico notevolmente inferiori. Modellerà il comportamento dell’elemento magnetico contenente sia le caratteristiche di commutazione che quelle di oscillazione, progetterà e simulerà quantizzatori convenzionali e a tensione-tempo, adatterà quantizzatori con diversi tipi di CAD comuni nei sensori e produrrà e testerà i CAD. Il progetto contribuirà a colmare il divario tra l’area dei CAD e il pitch dei pixel disponibili.
Obiettivo
Low-power and compact analog-to-digital converter (ADC) is essential for sensor nodes as a link between the sensor and data processing. In restricted-area and high-speed sensors such as image sensors, each pixel needs a compact ADC for parallel data conversion. CMOS implementations of such ADCs have faced three challenges: 1) the difficulty of integrating ADCs with sensors in every pixel due to the large area of analog circuits exacerbated by poor scaling of analog circuits in CMOS, 2) the high static power of analog data converters, 3) limited resolution of CMOS ADC directly related to the process variations. Enormous effort has been devoted to addressing the challenges in such ADCs. Different types of ADCs from single-slope to delta-sigma have been investigated to achieve this, however, they are still far from the required area, resolution and power-density of the sensors. SHADE proposes a novel breakthrough approach benefiting from the small footprint of spintronics into the current ADC architectures. This has solutions for both voltage- and time-mode ADCs. SHADE will lead to at least three orders of magnitude smaller area in comparison with the state-of-the-art ADCs. The voltage-mode approach eliminates the memory array interfacing between the ADC and processor leading to a significant power-saving. SHADE is a major step towards filling the huge gap between the area of ADCs and the available pitch of pixels. The main objectives of this project are to characterize and model the behavior of the magnetic element containing both switching and oscillation features, design and simulation of both voltage- and time-mode quantizers through a developed model, adapting the quantizer with different types of ADCs usually used in sensors and fabrication and testing of ADCs. My experience in device modeling, integrated circuit design and spintronics together with expertise in the host and the secondment have put me in a unique position to run such a promising project.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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