Studentische Arbeiten

Aktuell am INT angebotene Bachelor-, Forschungs- und Masterarbeiten

Das INT bietet interessierten Studierenden die Möglichkeit, ihre Abschlussarbeiten in zukunftsorientierten Forschungsprojekten im Bereich der integrierten elektrischen und photonischen Schaltungsentwicklung zu absolvieren.

Allgemeine Themen/General topics

Photo of the first AI inference chip developed at INT
Photo of the first AI inference chip developed at INT

Main Task Categories

  • Integrated circuit (IC) design
  • Artificial neural network (ANN) modeling

Background

Artificial intelligence has found its way into more and more areas of life in recent years. This also applies to mobile applications with limited available energy. The energy efficiency of AI accelerators therefore plays a decisive role. Analog implementations are moving into focus, as they have considerable energy-saving potentials. By considering electrical voltages, currents and charges as continuous analog quantities to perform arithmetic operations, the energy required for inference can be significantly reduced compared to conventional digital calculation. At INT, we are working on an all-analog system, where the multiply-accumulate (MAC) operation and ReLU-activation operation is performed in analog.

Your Task

We are looking for very good students who want to help us to develop energy-efficient circuits or program hardware-aware models needed to train neural networks.

Exemplary Topics

  • Modeling of analog circuit components in Python/Tensorflow/PyTorch.
  • Design of highly energy- and area-efficient A/D and D/A converters
  • Development of strategies to reduce or compensate mismatch at system level, circuit level or software level.

Your Profile

  • Independent and goal-oriented way of working
  • IC-design: Very good grade in the lecture Mixed Signal Integrated Circuit (INT), Verstärkertechnik (INT), Grundlagen Integrierter Schaltungen (INT) or in a similar lecture.
  • ANN-modeling: Very good grade in lecture the Deep Learning (ISS) or in similar lecture.

We Offer

  • Individual supervision and support
  • Freedom to contribute and implement your own ideas
  • State-of-the-Art process design kits for IC design

Contact

Download detailed description

Volldigitales Senderkonzept mit digitalem Pulsweiten- und Pulspositions-Modulator (DPWPM), Schaltverstärker (SMPA) und Bandpass-Rekonstruktionsfilter
Volldigitales Senderkonzept mit digitalem Pulsweiten- und Pulspositions-Modulator (DPWPM), Schaltverstärker (SMPA) und Bandpass-Rekonstruktionsfilter

Art der Arbeit

  • Schaltungsentwurf/Simulation
  • Schaltungslayout
  • HF-Systemsimulation

Hintergrund

Um gleichzeitig die Effizienz und Linearität von hochfrequenten Leistungsverstärkern für Drahtlos- und Mobilgeräte zu verbessern, wird am INT der Ansatz eines volldigitalen Senderkonzepts verfolgt. Im Rahmen des von der DFG geförderten Forschungsprojekts „Hochfrequente Mehrstufen-Schaltverstärker im pulspositions- und pulsweitenmodulierten Betrieb zur effizienten Leistungsverstärkung von breitbandigen Mobilfunksignalen“ sollen dazu mehrstufige Schaltverstärker (ML-SMPA) in einer modernen FDSOI-CMOSTechnologie erforscht werden. Um den Dynamikbereich des Schaltverstärkers zu verbessern, wird die Amplitude des gefilterten HF-Signals zusätzlich zur Pulsweite in diskrete Ausgangsspannungs- (ML-VM-SMPA) oder Ausgangsstromstufen (ML-CM-SMPA) kodiert.

Aufgabenstellung

Abhängig vom Stand des Forschungsprojekts und der Art der Arbeit liegt der Schwerpunkt auf dem Entwurf eines mehrstufigen Schaltverstärkers mit Layout in Cadence IC, dem Entwurf von transformatorbasierten Netzwerken zur Leistungsaddition und Impedanzanpassung in ADS Momentum oder der Ansteuerung des Verstärkers. Gegebenenfalls sind Simulationen und Untersuchungen auf Systemebene in Matlab möglich.

Voraussetzungen

  • Kenntnisse über CMOS-Schaltungen
  • Grundkenntnisse über Hochfrequenztechnik

Ansprechpartner

Detailbeschreibung

Spezifische Themen/Specific topics

Objective

  • Software development
  • Measurement technology (photonic)

Background

Photonic integrated circuits (PICs) have become a key component of modern communication technologies in recent years. They are used in various commercial products where they enable complex optical functions such as prefiltering and multiplexing. These PICs are typically manufactured on silicon platforms, similar to electronic circuits. To optimise their performance and expand their application areas, it is crucial to perform precise measurements and characterisations.

Your task

In this exciting project, you will have the opportunity to actively participate in the development of an automated measurement setup for PICs. Your main task will be to research and implement innovative optimisation algorithms to precisely control modern piezo-adjustable stages. By applying these algorithms, you will be able to autonomously identify the optimal coupling point, which in turn will maximise the efficiency and functionality of the photonic circuits. Your work will help drive the development of these groundbreaking technologies while providing you with valuable insights into the emerging field of photonic integration.

Your profil

  • Initial experience in working with Python or Matlab
  • Ability to perform precise manual work
  • Enjoy optimising and searching for efficient solutions

We offer

  • Individual supervision and support
  • Freedom to contribute and implement your own ideas
  • The opportunity to work on exciting photonic measurement setups and familiarise yourself with new technologies

Contact

 

Download detailed description

Modenkonverter
Modenkonverter

Art der Arbeit

  • Optisches Bauteildesign
  • Optische Simulationen
  • Layout-Entwurf
  • System-Optimierung
  • Optische Messtechnik

Aufgabenstellung

Ziel dieser Arbeit ist die Simulation und der Entwurf verschiedener Modenkonverter und -kombinierer. Hierfür soll anhand einer Literaturrecherche ein aktueller Stand der Forschung ausgearbeitet werden. In einem nächsten Schritt gilt es, verschiedene Designs zu untersuchen und hinsichtlich ihrer Effizienz und Bandbreite zu vergleichen. Das Institut für Mikroelektronik ermöglicht das Fertigen der Chips, sodass die Bauteile abschließend charakterisiert werden können. Dabei sollen für ein angepasstes Bauteildesign ebenfalls die Wellenleiter-Verluste der Mode zweiter Ordnung bestimmt werden.

Voraussetzungen

  • Interesse an neuen Entwicklungen im Bereich der Photonik
  • Grundlagen in Optoelektronik, Halbleiter-Technologie oder Optik notwendig
  • Eigenständige Arbeitsweise

Ansprechpartner

 

Download Detailbeschreibung

Legende: BA: Bachelorarbeit, FA: Forschungsarbeit, MA: Masterarbeit

Neben den hier aufgelisteten Themen bieten wir auch kurzfristig Arbeiten zu unseren aktuellen Forschungsgebieten an. Teilweise können Masterarbeiten auch in abgespeckter Form als Bachelor- oder Forschungsarbeit durchgeführt werden.  Die abgeschlossenen Arbeiten bieten Ihnen ebenfalls einen Überblick über das weite Themensprektrum des Instituts.Sprechen Sie bei Interesse einfach unsere Mitarbeiter an. 

Die Projekte  erfolgen in enger Zusammenarbeit mit renommierten nationalen und internationalen Forschungsinstitutionen und bieten Studierenden optimale Voraussetzungen, um ihre im Studium angeeigneten Fachkenntnisse an konkreten und praxisnahen Aufgabenstellungen einzusetzen und darüber hinaus anwendungsorientiert zu vertiefen. Spannende theoretische und praktische Aufgaben, die gemeinsam mit erfahrenen Doktoranden und Post-Docs erarbeitet werden, bieten hervorragende fachliche als auch persönliche Entfaltungsmöglichkeiten für den weiteren Berufsweg.

Abgeschlossene Arbeiten/Completed theses

  1. 2023

    1. „Entwurf einer Abbildungsvorschrift zur Ansteuerung eines HF-Schaltverstärkers“, Bachelorarbeit, Nr. xxxx.
    2. „Design of an Energy Efficient Ring Amplifier for an Analog Multi-Bit Dynamic Memory“, Forschungsarbeit.
    3. „Entwurf und Aufbau einer Demonstrator-Leiterplatte für einen integrierten Arbiträrsignalgenerator“, Forschungsarbeit.
    4. „System Design, Model Building and Training of an Analog Neural Network based Equalizer for Optical Receivers“, Masterarbeit.
    5. „Effizienzsteigerung eines Schicht-7-Protokolls zum Datenaustausch über Ethernet auf einem FPGA“, Forschungsarbeit, Nr. xxxx.
    6. „Entwurf eines Automotive Ethernet Messempfängers auf einem FPGA“, Masterarbeit.
  2. 2022

    1. „Entwurf eines sukzessiven Approximationsregisters in einer 22nm CMOS Technologie“, Forschungsarbeit, Nr. 1121.
    2. „Transimpedanzverstärker für einen Monolithisch Integrierten Optoelektronischen Empfänger“, Masterarbeit, Nr. 1125.
    3. „Entwurf eines Datenrückgewinnungsalgorithmus für einen Automotive Ethernet Messempfänger“, Bachelorarbeit.
    4. „Implementierung einer ethernet-basierten Kommunikationsschnittstelle für ein FPGA-Messsystem“, Forschungsarbeit, Nr. 1127.
    5. „Aufbau eines Sensorarrays zur Materialanalyse“, Forschungsarbeit, Nr. 1113.
    6. „Integrated Circuit Design of Key Components of a SAR ADC in 22 nm FDSOI“, Masterarbeit, Nr. 1122.
    7. „Entwurf und Aufbau eines klirrarmen Sinusgenerator mit Abtast-Halte-Glied zur Amplitudenstabilisierung“, Bachelorarbeit, Nr. 1124.
    8. „Elektro-Optischer Zweimoden-Modulator Basierend auf Plasmonischer Wellenführung“, Forschungsarbeit, Nr. 1109.
    9. „Transfer und Anpassung einer integrierten Multiplexer-Struktur mit Alterungs-Sensoren und Überarbeitung des Auswertekonzeptes“, Forschungsarbeit, Nr. 1120.
    10. „Entwurf einer Transferschaltung für ein analoges dynamisches multi-bit Speicherkonzept“, Masterarbeit, Nr. 1128.
    11. „Integrierter Schaltungsentwurf eines Transkonduktanzverstärkers zur Verbindung analoger Neuronen“, Bachelorarbeit, Nr. 1126.
    12. „Charakterisierung optischer Verluste von Siliziumnitrid-Wellenleitern im sichtbaren Spektralbereich“, Masterarbeit, Nr. 1129.
  3. 2021

    1. „Design und Charakterisierung von hocheffizienten und breitbandigen optischen Glasfaser-Chip-Schnittstellen“, Bachelorarbeit, Nr. 1100.
    2. „Analyse und Weiterentwicklung eines Pulsgenerators für künstliche neuronale Netze“.
    3. „Zeitbasierte Eingangsstufe für ladungsbasierte Sensorsysteme“.
    4. „Implementierung und Weiterentwicklung eines laufzeiteffizienten Systemmodells in Python/Tensorflow für ein analoges Neuron“, Masterarbeit, Nr. xxxx.
    5. „Entwicklung einer mehrkanaligen Ansteuerung für thermooptische Phasenschieber“, Bachelorarbeit, Nr. xxxx.
    6. „Einstufiger analoger 4-zu-1 Multiplexer für 200 GBd-Signale in Bipolartechnik“, Bachelorarbeit, Nr. 1096.
    7. „Untersuchung und Optimierung von Elektroden in Silizium-organisch-hybriden Mach-Zehnder-Modulatoren“, Bachelorarbeit, Nr. 1099.
    8. „Entwurf eines Ausgangsnetzwerks für einen breitbandigen linearen Verstärker“.
    9. „Umsetzung eines Delta-Sigma-Algorithmus auf einem FPGA für die Mobilfunkkommunikation“.
    10. „Implementierung eines digitalen Pulsgenerators mit mehreren synchronen Kanälen für Echtzeitanwendungen auf Basis von Einplatinen-Hardware“.
    11. „Integrierter Entwurf einer Optoelektronischen Eingangsschaltung für einen Empfänger in Glasfasernetzwerken“, Masterarbeit.
    12. „Weiterentwicklung einer hardwarespezifischen  Weiterentwicklung einer hardwarespezifischen KI-Bibliothek in Tensorflow für analoge künstliche neuronale Netze“, Bachelorarbeit, Nr. xxxx.
    13. „Chip-integrierte photonische Systeme zur Polarisations-Modulation und Analyse von Licht“.
    14. „Circuit Design of Key Components for an Analog-to-Digital Converter in Optical Communications“.
    15. „Implementierung eines elektrooptischen Messplatzes zur Charakterisierung von Mach-Zehnder-Modulatoren““.
    16. „Elektro-Optischer Zweimoden-Modulator basierend auf plasmonischer Wellenführung“.
    17. „Entwurf eines Quadraturtakt-Systems“, Bachelorarbeit, Nr. xxxx.
  4. 2020

    1. „Rauschen und Nichtidealitäten in analogen neuronalen Netzwerken und ihr Einfluss auf die Korrektklassifikationsrate: Noise and non-idealities in analog neural networks and their influence on the correct classification rate“, Masterarbeit, Nr. 1080.
    2. „Effiziente Schaltung zur Übertragung von Ladung zwischen Kondensatoren“, Bachelorarbeit, Nr. 1076.
    3. „Untersuchung von rückseitenbasierten optischen Glasfaser-chip-Schnittstellen“.
    4. „Charakterisierung von Raman- und Fluoreszenz-Effekten in Chip-integrierten Wellenleitern“.
    5. „Optische Bauelemente für die spektrale Signalanalyse in der Silizium-auf-Isolator-Plattform“.
    6. „Untersuchung und Design magnetisch gekoppelter integrierter Strukturen“.
    7. „Entwurf und Charakterisierung von Leiterplatten zum Aufbau eines Radar- ASICs in 22-nm-CMOS-Technologie“.
    8. „Entwurf und Vergleich von Schaltungen für die Taktaufbereitung“.
    9. „Optimierung integrierter optischer Bauelemente für die on-chip-Sensorik“, Nr. 1074.
    10. „Aufbau eines Laserversorgungsmoduls mit Stromquelle und Temperaturregelung“, Bachelorarbeit.
    11. „Untersuchung und Entwurf von Schutzkonzepten gegen elektrostatische Entladungen für CMOS-Schaltungen“.
    12. „Optimierung eines ADC-Frontends für einen 400 Gbit/s - Empfänger“, Masterarbeit, Nr. 1075.
    13. „Entwicklung eines Daten-Simuators für einen Destiny+ Staubanalysator“.
    14. „Entwurf eines Systemmodells für ein analoges Mischsignalneuron“.
    15. „Quadraturtakterzeugung für einen Optoelektronischen Empfänger mit  100 GBaud“.
    16. „System-Studie zur chip-integrierten Anregung und Analyse von Fluoreszenz-Effekten in Mikrofluidik-Kanälen“, Masterarbeit.
    17. „Entwicklung eines yearn-Simuators für einen Destiny+ Staubanalysator“, Masterarbeit, Nr. 1078.
    18. „HF-Schaltverstärker in FDSOI CMOS-Technologie“, Masterarbeit, Nr. 1082.
    19. „Minimierung des Rauschens von ESD Schutzschaltungen für Eingänge hoher Impedanz“, Bachelorarbeit, Nr. 1088.
    20. „Redesign einer FPGA-basierten Messumgebung mit hochbitratiger paralleler Schnittstelle“.
  5. 2019

    1. „Layout and Analysis of a 4-to-1 Analog Multiplexer in a 130nm SiGe BiCMOS Technology“, Studienarbeit, Nr. 1062.
    2. „Entwurf und Aufbau eines klirrarmen Sinusgenerators für das Fachpraktikum Schaltungstechnik“.
    3. „Implementierung einer Ansteuerung für einen schnellen Digital-Analog-Umsetzer mit 128 GSa/s Umsetzungsrate“.
    4. „Untersuchung von reichweitereduzierenden Effekten eines kohärent arbeitenden Laserentfernungsmesssystems“.
    5. „Portierung eines Entwurfs eines analogen 4-zu-1 Multiplexers in eine 130 nm BiCMOS Technologie“.
    6. „Layout Parasitics Study of a Track-and-Hold Amplifier with Switched Emitter Follower“.
    7. „Integrierte Wellenleiter-Fotodiode basierend auf laserkristallisierten Germaniumschichten“.
    8. „Untersuchung der Schaltungstopologie eines sparsamen Mischsignalneurons“.
    9. „Untersuchung von Schaltungstopologien für analoge Multiplexer“.
    10. „5-6 GHz 0.25 µm SiGe BiCMOS PA Design“.
    11. „Prototyp-Entwicklung eines On-Chip-Raman-Sensorik-Systems“.
    12. „Steuerung einer FPGA-basierten Messumgebung“.
    13. „Charakterisierung und Optimierung von Gitterkoppler-Arrays mit Rückseitenspiegeln“.
  6. 2018

    1. „Entwicklung eines logarithmischen Verstärkers mit mehr als 80 dB Dynamikumfang“, Bachelorarbeit, Nr. 1041.
    2. „Physikalischer Entwurf eines schnellen CMOS-Rechenwerks für einen Analog-Digital-Umsetzer“
    3. „Design and Implementation of a DRP Component for Multi-Input and Multi-Output MMCM of Xilinx 7 Series and Virtex-6 FPGA“
    4. „Untersuchung und Entwurf von Schnittstellen und Schutzkonzepten gegen elektrostatische Entladungen für 28-nm-CMOS-Schaltungen“
    5. „Evaluation eines echtzeitfähigen digitalen Korrekturverfahrens für einen Analog/Digital-Umsetzer“
    6. „Charakterisierung von Polymer-Deckschichten in integrierten Silizium-Hybrid-Modulatoren“
    7. „Optimierung einer automatischen Verstärkungsregelung in einer 130 nm CMOS-Technologie“, Forschungsarbeit, Nr. 1039.
    8. „Evaluation eines echtzeitfähigen digitalen Korrekturverfahrens für einen Analog/Digital-Umsetzer“, Bachelorarbeit, Nr. 1040.
    9. „Redesign of an LNA for 5 GHz to 6 GHz Band“
    10. „Auslegung von Multimoden-Interferometern für die spektrale Analyse optischer Signale“
    11. „Extrem rauscharmer Ladungsverstärker für schnellste Staubteilchen“
    12. „Redesign of an LNA for 5 GHz to 6 GHz Band“, Studienarbeit, Nr. 1051.
    13. „Operationsverstärkerschaltung zur Messung von Strömen im Nanoampere-Bereich“
    14. „Entwurf eines analogen 4:1-Multiplexers mit sehr hoher Bandbreite in einer 130 nm BiCMOS Technologie“
    15. „Integrierter polarisationsteilender Gitterkoppler mit festem Glasfaseranschluss“, Bachelorarbeit, Nr. 1054.
    16. „Entwurf einer FPGA-basierten Messumgebung für Chips mit hochbitratiger paralleler Schnittstelle“, Masterarbeit, Nr. 1059.
    17. „Optimierung einer automatischen Verstärkungsregelung in einer 130 nm CMOS-Technologie“
    18. „Simulation von Sub-Wellenlängen-Wellenleitern“, Bachelorarbeit, Nr. 1052.
    19. „Entwurf und Optimierung eines rücksetzbaren, strahlungsharten Taktteilers mit Fehlerdetektion und zugehörigen Komponenten“, Bachelorarbeit, Nr. 1044.
    20. „Operationsverstärkerschaltung zur Messung von Strömen im Nanoampere-Bereich“, Forschungsarbeit, Nr. 1042.
    21. „Design of a High-Speed Clock Regeneration Circuit for a 128 GS/s Analog Demultiplexer“
    22. „Entwurf und Optimierung eines rücksetzbaren, strahlungsharten Taktteilers mit Fehlerdetektion und zugehörigen Komponenten“
    23. „Integration von Laserdioden in integriert-optische Systeme“
    24. „Entwurf eines analogen 4:1-Multiplexers mit sehr hoher Bandbreite in einer 130 nm BiCMOS Technologie“, Forschungsarbeit, Nr. 1047.
    25. „Untersuchung und Entwurf von Schnittstellen und Schutzkonzepten gegen elektrostatische Entladungen für 28-nm-CMOS-Schaltungen“, Bachelorarbeit, Nr. 1045.
    26. „Extrem rauscharmer Ladungsverstärker für schnellste Staubteilchen“, Forschungsarbeit, Nr. 1043.
    27. „Entwicklung eines logarithmischen Verstärkers mit mehr als 80 dB Dynamikumfang“
  7. 2017

    1. „Bandbreitenoptimierung von Gitterkopplern“, Forschungsarbeit, Nr. 1015.
    2. „Studie zu einem rauscharmen Ladungsverstärker mit anpassbarer Eingangsstufe“, Forschungsarbeit, Nr. 1036.
    3. „Laserkristallisation von Germanium für Infrarot-Fotodioden“, Forschungsarbeit, Nr. 1037.
    4. „Entwurf eines limitierenden Verstärkers für 27 MHz in einer 130 nm CMOS Technologie“, Bachelorarbeit, Nr. 1030.
    5. „Entwurf analoger Schaltungskomponenten für einen Faltungs- und Interpolations-Analog/Digital-Umsetzer“, Masterarbeit, Nr. 1022.

Weitere Informationen zu Bachelor-, Forschungs- und Masterarbeiten

Dieses Bild zeigt Markus Grözing

Markus Grözing

Dr.-Ing.

Arbeitsgruppenleiter IC-Entwurf

Zum Seitenanfang