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
Type of work
- Simulation of optical components
- Optical measurements / metrology
- Characterization of photonic assemblies
- Layout design
Background
INT develops integrated optical systems for communications engineering and sensors in CMOS-compatible technologies. Light is coupled into the chip from a glass fiber using grating couplers and then conducted through very fine silicon waveguides or silicon nitride waveguides (approx. 300 nm x 250 nm) to other components.
Sensors and analysis methods in medicine and biology mainly work with wavelengths in the visible spectral range. Here, silicon nitride technology is a promising technology to guide and optically process the light.
An important part of our research is the characterization and further development of optical components in the visible spectral range (488 nm and 532 nm). A wide variety of components and structures with dimensions ranging from several micrometers to a few hundred nanometers can be the focus of the work.
Task
The starting point is an already existing library of photonic components developed at INT. This is to be adapted for the spectral range described above and the optical behavior of the components is to be calculated simulative. A subsequent optical transmission measurement with manufactured structures at different wavelengths gives experimental information about their real behavior. The comparison between simulation and measurement then validates the model used. The aim of the work is to create a characterization as comprehensive as possible of the components in silicon nitride technology for the visible spectral range. Building on this, more complex systems can be examined and first designs that can be used in optofluidic experiments can be created.
The thesis may be prepared in English or German.
Requirements
- Interest in new developments in the field of photonics
- Basics in optoelectronics, semiconductor technology or optics required
- Independent way of working
Contact
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
Hintergrund
Anwendungen der künstlichen Intelligenz mit künstlichen neuronalen Netzen (KNN) haben in den letzten Jahren Einzug in immer mehr Bereiche des Lebens gehalten. Das betrifft auch mobile Anwendungen mit begrenzten Energiereservoirs, weshalb die Energieeffizienz von KI-Beschleunigern eine entscheidende Rolle spielt. Analoge Implementierungen rücken hierbei in den Fokus, da diese erhebliche Energiesparpotentiale aufweisen. Durch die Betrachtung der elektrischen Spannungen und Ladungen als wertkontinuierliche analoge Größen kann die für die Inferenz notwendige Energie im Vergleich zur üblichen digitalen Berechnung theoretisch um mind. eine Größenordnung reduziert werden.
Erste Arbeitsgruppen konnten bereits die Berechnung einfacher KNNs mithilfe solcher Mischsignalsysteme demonstrieren, bei denen der Speicher der Gewichte normalerweise innerhalb der Rechenmatrix platziert wird. Bis zur praktischen Anwendbarkeit sind allerdings noch erhebliche Herausforderungen zu meistern. Die analoge Berechnung künstlicher neuronaler Netze stellt somit einen extrem spannenden Forschungsbereich dar.
Am INT arbeiten wir an einem entsprechenden System, das auf der Addition und Auswertung von Ladungen basiert und das weitaus effizienter sein soll als das menschliche Gehirn. Dafür suchen wir sehr gute Studierende, die auf der
Ebene der Schaltungstechnik und Modellierung an der Weiterentwicklung des Konzepts mitarbeiten.
Mögliche Themen
- Modellierung der analogen Rechenmatrix in Python und Tensorflow.
- Weiterentwicklung und Layout der analogen Schaltungselementen der Rechenmatrix.
- Entwurf von sehr energieeffizienten und flächeneffizienten A/D-Umsetzern.
- Entwicklung von Strategien auf der Architekturebene zur flexiblen Anpassung der Rechenmatrix an verschiedene KNNs.
- Entwicklung von Strategien zur Reduzierung bzw. Kompensation von Mismatch, auf der Systemebene, der Schaltungsebene oder der Softwareebene.
Hilfreiche Lehrveranstaltungen (abhängig vom konkreten Thema und dem Typ der Arbeit)
- Fachpraktikum „Grundlagen Integrierter Schaltungen”
- Verstärkertechnik I
- Circuit Design in Nanometer Scaled CMOS
- Grundlagen integrierter Schaltungen
- Integrierte Mischsignalschaltungen
- Deep Learning (ISS)
Kontakt und weitere Infos
Ansprechpartner
Spezifische Themen/Specific topics
Type of work
- Simulation of optical components
- Optical measurements / metrology
- Characterization of photonic assemblies
- Theoretical examinationTheoretical modelling
Background
INT develops integrated optical systems for communications and sensors in CMOS-compatible technologies. Light is coupled into the chip from a glass fiber using grating couplers and then guided through very fine silicon waveguides or silicon nitride waveguides (approx. 300 nm x 250 nm) to other components.
The research of sensors and analysis methods for medicine and biology generates know-how with optical components in silicon nitride technology. These components are also interesting for the uprising quantum communication and sensing.
Together with our partner Robert Bosch GmbH we work on ring resonators in the field of silicon nitride technology. In a close cooperation with a research group in Reutlingen, we have a joined project in integrated quantum photonics.
Task
For this work a theoretical framework of ring resonators and their properties for the intended quantum-technology application must be developed and transferred into a simulation model. Thereby, one can build on existing models and tools implemented in the INT-workflow. This includes already manufactured designs that will be used to test the model by comparing it to measurement results. Therefore, the main part of the measurements includes the optical characterization of different ring resonator designs in our optics lab. With this work additional complex experiments are supported and performed in cooperation with one of our colleagues from Bosch-Sensortec.
The signing of an NDA is mandatory for this work.
The thesis may be prepared in English or German.
Requirements
- Interest in new developments in the field of photonics
- Basics in optoelectronics, semiconductor technology, optics or quantum photonics required
- Independent way of working
Contact
- Rouven Klenk
- Patrick Tritschler (Bosch Sensortec)
Art der Arbeit
- Schaltplanentwurf
- Simulation
- Leiterplattenentwurf
- Vermessung der Schaltung
Hintergrund
Für die Leistungsverstärkung von Audiosignalen werden zunehmend Schaltverstärker eingesetzt. Abb. 1 zeigt das vereinfachte Schaltbild eines Klasse-D Audioverstärkers in Halbbrückenkonfiguration. Das zu verstärkende Signal wird dabei in ein rechteckförmiges Signal kodiert, dessen harmonische Anteile vom Ausgangsfilter unterdrückt werden.
Da in diesem Betriebsmodus entweder keine Spannung über den MOSFETs abfällt oder kein Strom fließt, entsteht dort keine Verlustleistung. Daher kann im Vergleich zu konventionellen Verstärkern, z.B. Klasse-A oder Klasse-AB, eine hohe Signalqualität bei gleichzeitig hoher Effizienz erreicht werden.
Aufgabenstellung
Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Halbbrücke mit den notwendigen Gate-Treibern für einen Klasse-D Audioverstärker entworfen werden. Zu Beginn sollen mittels Untersuchungen auf Systemebene die kritischen Parameter für die Effizienz und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des Ausgangssignals ermittelt werden. Darauf basierend erfolgt die Bauteilauswahl, bei der die spätere Erweiterbarkeit auf ein mehrstufiges Verstärkerkonzept beachtet werden soll. Zusätzlich zur simulativen Charakterisierung der Halbbrücke soll eine Leiterplatte aufgebaut und vermessen werden. Je nach Art der Arbeit besteht auch die Möglichkeit, einen PWM Modulator zur Ansteuerung zu entwerfen.
Voraussetzungen
- Eigenständige Arbeitsweise
- Kenntnisse in Schaltungstechnik (z.B. Vorlesung: Schaltungstechnik, Verstärkertechnik, GIS, MSIC, …)
- Erfahrung mit LTspice und KiCad von Vorteil
Ansprechpartner
Type of work
- Theoretical modelling
- Simulation of optical wave propagation
- Prototyping
Background
INT develops integrated optical systems for communications engineering and sensors in CMOS-compatible technologies. Light is coupled into the chip from a glass fiber using grating couplers and then guided through very fine silicon nitride waveguides (approx. 300 nm x 250 nm) to other components.
Sensors and analytical methods rely on different optical effects to extract information from analytes. One of these effects is fluorescence. This is either an existing property or is added to the analyte with the help of labels. The advantage is that fluorescent markers are an established part of bio-medical analysis. To integrate these analytical methods on a photonic chip it requires an interface between photonics and microfluidics in which the analytes are transported and processed. In a preliminary work, grating couplers were already investigated, which excite or detect the fluorescence. In the context of this work, both sides are now to be brought together.
Task
Simulations of the grating couplers and their interaction with the fluorophores are used to extend the theoretical understanding of the sensor. The performance of the sensor depends in part on the position of the microfluidic channel with respect to the grating couplers. Already fabricated photonic chips have components to perform position dependence experiments. A 3D-printed building block-like structure will be investigated to provide a simple and accurate way to assemble the sensor for these experiments.
The thesis may be prepared in English or German.
Parts of this project may also be converted into a research or bachelor's thesis.
Requirements
- Interest in new developments in the field of photonics
- Basics in optoelectronics, semiconductor technology or optics
- Independent way of working
Contact
Type of work
- Literature research
- Theoretical modelling
- Simulation of optical wave propagation
- Prototyping
Background
INT develops integrated optical systems for communications engineering and sensors in CMOS-compatible technologies. Light is coupled into the chip from a glass fiber using grating couplers and then guided through very fine silicon nitride waveguides (approx. 300 nm x 250 nm) to other components.
Sensors and analytical methods rely on different optical effects to extract information from analytes. One of these effects is Raman scattering. This can be seen as a specific "fingerprint" of a substance. The advantage of this is that no further labels or additional active materials are needed. For this reason, we would like to develop a Raman sensor together with IMS CHIPS. This system study investigates how Raman scattering in specific substances can be excited and detected using integrated photonics. Building on previous work, the state of the art will be gathered and existing structures will be embedded in an optofluidic setup to study Raman scattering.
Task
The first task is to study previous work and to conduct an extensive literature search. This is a very good way to find one's way into the field of work, even with no previous knowledge. This is followed by the investigation of already fabricated structures for their possible applications in Raman sensing, both with simulations and experiments. The main task is to build a chip-integrated Raman sensor with microfluidics to handle the analytes. Optionally, optimization or extension of the setup can be done.
The thesis may be prepared in English or German.
Parts of this project may also be converted into a research or bachelor's thesis.
Requirements
- Interest in new developments in the field of photonics
- Basics in optoelectronics, semiconductor technology or optics
- Independent way of working
Contact
Type of work
- 3D design/microfabrication
- Experimental work
- Data analysis
Background
INT develops integrated optical systems for communications engineering and sensors in CMOS-compatible technologies. Light is coupled into the chip from a glass fiber using grating couplers and then guided through very fine silicon nitride waveguides (approx. 300 nm x 250 nm) to other components.
Integrated sensors and analytical methods require analyte transport to the sensor. Ideally, suitable microfluidic integration can utilize smallest sample amounts. Here, liquids or gases are pumped through channels roughly the size of a hair. To realize a microfluidic system, soft lithography is used at IBBS and INT. This is used to imprint fine structures in silicone (PDMS) through which fluids can flow. This work investigates 3D-printed masters needed for soft lithography.
Task
At the beginning there is training in soft lithography, casting PDMS chips, bonding and applying connections. Common 3D design tools are used to create simple systems at the beginning, which can become more complex as the work progresses. These designs are then printed. The main task is to design and conduct experiments that investigate the robustness, functionality, and reliability of the fabricated microfluidic systems. Through multiple iterations of design, fabrication, and experimentation, masters are produced for the use in various experiments in integrated optofluidics. This involves testing and quantifying microfluidic protoypes on established optoelectrical substrates.
The thesis may be prepared in English or German.
Parts of this project may also be converted into a research or bachelor's thesis.
Requirements
- Interest in new developments in the field of photonics
- Basics in optoelectronics, semiconductor technology or optics
- Independent way of working
Contact
Art der Arbeit
- Entwurf einer Leiterplatte zur Einbettung eines Raspberry Pi CM 4 in einen Demonstratoraufbau
- Leiterplattenentwurf mittels KiCAD
- Bestückung und Vermessung der Leiterplatte
Hintergrund
Am INT wurde ein sehr schneller Digital-Analog-Umsetzer mit Speicher (Arbiträrsignalgenerator) in einer modernen 28-nm-CMOS-Technologie entwickelt. Bisher wird der Chip in einem sehr komplexen Laboraufbau betrieben. Dieser soll in einen kompakten Demonstrator überführt werden. Neben der Entwicklung der erforderlichen Hardware und Software zum grundlegenden Betrieb des Chips soll auch ein Prozessor mit in den Demonstrator integriert werden, um ein eigenständiges Gerät zu erhalten. Dieser stellt ein Betriebssystem und eine Plattform für die erforderliche Software bereit.
Aufgabenstellung
Ausgangspunkt ist das Compute Module 4 (CM 4) von Raspberry Pi. Im Rahmen dieser Arbeit soll das CM 4 in ein Mainboard für den Arbiträrsignalgenerator eingebettet werden. Letzteres dient einerseits zur Bereitstellung der erforderlichen Versorgungsspannungen sowie zur Programmierung des Chips und soll um einen Prozessor ergänzt werden, auf welchem die erforderliche Software ausgeführt werden kann. Damit wird ein eigenständiger Demonstrator mit interaktiver Steuerung des Systems über entsprechende Software realisiert. Hierzu sind auch entsprechende Schnittstellen bereitzustellen und im Entwurf zu realisieren: I²C und GPIO zur Steuerung des Chips sowie USB, Ethernet und HDMI zur Bedienung. Die entworfene Leiterplatte ist nach der externen Herstellung mit den entsprechenden Komponenten zu bestücken und zu charakterisieren. Ziel ist es, ein geschlossenes Produkt hoher Funktionalität auf Industrieniveau zu entwickeln. Der Entwurf der Leiterplatte mittels KiCAD zur Anbindung des CM 4 und zur Bereitstellung der Schnittstellen ist Gegenstand dieser Arbeit. In Kombination mit dem Arbiträrsignalgenerator-IC entsteht damit ein eigenständiger, anwenderfreundlicher Aufbau mit mannigfaltigen Anwendungsmöglichkeiten. Hierbei erhalten Sie auch Einblicke in einen State-of-the-Art-Chip und Experimente bei höchsten Umsetzungsraten.
Die Arbeit kann auch als Hiwi bearbeitet werden.
Voraussetzungen
- Interesse, Motivation, Eigenständigkeit
- Erfahrung im Leiterplattenentwurf (beispielsweise in privaten Projekten)
Ansprechpartner
Art der Arbeit
- Implementierung der Ansteuerung für einen am INT entworfenen Chip in Python mit grafischer Oberfläche
- Realisierung der Ansteuerung auf einem Raspberry Pi
Hintergrund
Am INT wurde ein sehr schneller Digital-Analog-Umsetzer mit Speicher (Arbiträrsignalgenerator) in einer modernen 28-nm-CMOS-Technologie entwickelt. Bisher wird der Chip in einem sehr komplexen Laboraufbau betrieben. Dieser soll in einen kompakten Demonstrator überführt werden. Neben der Entwicklung der hierfür erforderlichen Hardware soll auch ein umfassendes Software-Paket mit grafischer Oberfläche entwickelt werden.
Aufgabenstellung
Im Rahmen dieser Arbeit soll die Ansteuersoftware für den Arbiträrsignalgenerator in Python auf einem Raspberry Pi implementiert werden. Diese beinhaltet sowohl die Steuerung der Versorgungsspannungen, also des „Mainboards“, als auch die Programmierung des Chips. Eine benutzerfreundliche Oberfläche und Schnittstelle samt Simulations-Tool ist Teil dieser Aufgabe, sodass ein Software-Paket auf Industrieniveau zur Verfügung steht. In Kombination mit der parallel entwickelten Hardware entsteht damit ein eigenständiger, anwenderfreundlicher Aufbau mit mannigfaltigen Anwendungsmöglichkeiten. Hierbei erhalten Sie auch Einblicke in einen State-of-the-Art-Chip und Experimente bei höchsten Umsetzungsraten.
Die Arbeit kann auch als Hiwi bearbeitet werden.
Voraussetzungen
- Interesse, Motivation, Eigenständigkeit
- Gute Programmierkenntnisse, idealerweise in der Programmiersprache Python
- Optional: Kenntnisse im Umgang mit einem Raspberry Pi
Ansprechpartner
Type of work
- Theoretical modelling
- Simulation of optical wave propagation
- Data analysis
- Determination of waveguide losses
Background
INT develops integrated optical systems for communications engineering and sensors in CMOS-compatible technologies. Light is coupled into the chip from a glass fiber using grating couplers and then conducted through very fine silicon waveguides or silicon nitride waveguides (approx. 300 nm x 250 nm) to other components.
Sensors and analysis methods in medicine and biology mainly work with wavelengths in the visible spectral range. Here, silicon nitride technology is a promising technology to guide and optically process the light.
This work models the scattering losses of silicon nitride waveguides at different wavelengths (405 nm - 830 nm). The scattering occurs mainly at the interface between silicon nitride and silicon dioxide. Theoretical considerations and models are used to realize these simulations.
Task
The starting point is an existing library of photonic devices developed at INT. These are to be adapted for the spectral range described above and the losses calculated by simulation. Existing measurement data will then be used to compare experimental results with the simulation results. Further, curved waveguides can also be modeled instead of straight waveguides.
The aim of this work is to create a simulation environment of the scattering losses within the silicon nitride technology for the visible spectral range that is as comprehensive as possible.
To move from theoretical consideration to a complete analysis of losses in silicon nitride waveguides, a new series of measurements may be performed.
The thesis may be prepared in English or German.
Requirements
- Interest in new developments in the field of photonics
- Basics in optoelectronics, semiconductor technology or optics required
- Independent way of working
Contact
Type of work
- Evaluating different structures for coupling
- 3D simulation in RSoft/CST
- Designing layouts for the investigated coupling structures with Cadence
Background
Optical communication provides high bandwidths to deal with today’s demand of increasing data rates. One of the key components is the Mach-Zehnder modulator (MZM), which is responsible for modulating the optical carrier. By utilizing the Pockels effect with the help of electro-optical organic compounds very efficient MZMs are implemented. While strip waveguides are commonly used in silicon photonics, slot waveguides come in handy due to the high field confinement of the optical mode inside the slot, which increases the modulation efficiency compared to a strip waveguide-based MZM. It is of great importance to have an efficient coupling between the strip waveguide and the slot waveguide. The easiest way is to use butt coupling, i.e. both waveguides don’t have any transition and are simply connected. With this kind of coupling reflections may occur, which distort the interference characteristic of an MZM and makes it difficult to evaluate the MZM’s performance. Therefore, new coupling structures shall be implemented.
Task
Evaluating and investigating new coupling structures between a strip and a slot waveguide with slabs is part of this thesis. The emphasis lies on reducing the reflections and small footprint. By using 3D simulation tools (RSoft or CST) their characteristics shall be estimated. In the end, a layout for the most promising structures shall be created in Cadence.
The thesis may be prepared in English or German.
Requirements
- Basic knowledge in photonics
- Independent way of working
Contact
Type of work
- Evaluating the possibility of plasmonic waveguiding in desired structure
- 3D simulation in RSoft/CST
- Optimizing the component regarding modulation efficiency and bandwidth
Background
Optical communication provides high bandwidths to deal with today’s demand of increasing data rates. It is still part of the research to improve the usage of these entire bandwidths. One limiting factor is the modulation of light with Mach-Zehnder modulators (MZM), which are not able to cover the provided frequency ranges. Using the principle of surface plasmon polaritons increases the bandwidth up to 500 GHz by utilizing the Pockels effect with the help of electro-optical organic compounds. Another electro-optical effect is the plasma dispersion effect, where the refractive index depends on the free charge carriers inside of semiconductors, which leads to modulation of the light. One benefit of this approach is the compatibility with standard CMOS fabrication processes. Hence, it is promising to further investigate this method.
Task
One main goal of the thesis is to verify and maintain the possibility of plasmonic waveguiding based on the structure in fig. 1. It is likely, that certain measures in the structure are necessary to accomplish this task. In a next step the modulation efficiency shall be increased by optimizing the doping configuration. At the end, further optimization shall be done with the emphasis on the bandwidth of the modulator.
The thesis may be prepared in English or German.
Requirements
- Basics semiconductor physics
- Advanced knowledge in photonics
- Independent way of working
Contact
Type of work
- Implementation of broadband matched loads for traveling wave electrodes based on a semiconductor process
- 3D simulation in CST Microwave Studio
Background
Electro-optic Mach-Zehnder modulators are one key component of today’s optical communication networks. With such modulators a monochromatic optical carrier is modulated by applying an electric field at radio frequencies. In general, a lot of modulator concepts use travelling wave electrodes, which are then terminated by a load matched to the characteristic impedance of the electrode in order to minimize reflections, which degrade the modulation efficiency. When characterizing integrated electrooptical modulators on a chip, the matched load is connected with a wafer probe, which increases the setup complexity. In order to reduce this complexity, matched loads on the chip shall be developed and implemented under the constraints of the available integrated photonics process.
Task
The main part of this thesis is to design and implement matched loads for travelling wave electrodes, which are realized as coplanar waveguides. The design takes place in 3D simulation with the software CST Microwave Studio supported by basic theoretical considerations. Besides the constraints of the available integrated photonics process, the emphasis lies on a large bandwidth of the loads.
The thesis may be prepared in English or German.
Requirements
- Basic knowledge of radio frequency technology
- Basics in photonics and semiconductor physics
- Independent way of working
Contact
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
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
2022
- „Entwurf eines Datenrückgewinnungsalgorithmus für einen Automotive Ethernet Messempfänger“, Bachelorarbeit.
- „Implementierung einer ethernet-basierten Kommunikationsschnittstelle für ein FPGA-Messsystem“, Forschungsarbeit, Nr. 1127.
- „Entwurf eines sukzessiven Approximationsregisters in einer 22nm CMOS Technologie“, Forschungsarbeit, Nr. 1121.
- „Transimpedanzverstärker für einen Monolithisch Integrierten Optoelektronischen Empfänger“, Masterarbeit, Nr. 1125.
- „Entwurf und Aufbau eines klirrarmen Sinusgenerator mit Abtast-Halte-Glied zur Amplitudenstabilisierung“, Bachelorarbeit, Nr. 1124.
- „Elektro-Optischer Zweimoden-Modulator Basierend auf Plasmonischer Wellenführung“, Forschungsarbeit, Nr. 1109.
- „Charakterisierung optischer Verluste von Siliziumnitrid-Wellenleitern im sichtbaren Spektralbereich“, Masterarbeit, Nr. 1129.
- „Aufbau eines Sensorarrays zur Materialanalyse“, Forschungsarbeit, Nr. 1113.
- „Integrated Circuit Design of Key Components of a SAR ADC in 22 nm FDSOI“, Masterarbeit, Nr. 1122.
- „Transfer und Anpassung einer integrierten Multiplexer-Struktur mit Alterungs-Sensoren und Überarbeitung des Auswertekonzeptes“, Forschungsarbeit, Nr. 1120.
- „Entwurf einer Transferschaltung für ein analoges dynamisches multi-bit Speicherkonzept“, Masterarbeit, Nr. 1128.
- „Integrierter Schaltungsentwurf eines Transkonduktanzverstärkers zur Verbindung analoger Neuronen“, Bachelorarbeit, Nr. 1126.
2021
- „Analyse und Weiterentwicklung eines Pulsgenerators für künstliche neuronale Netze“.
- „Zeitbasierte Eingangsstufe für ladungsbasierte Sensorsysteme“.
- „Design und Charakterisierung von hocheffizienten und breitbandigen optischen Glasfaser-Chip-Schnittstellen“, Bachelorarbeit, Nr. 1100.
- „Entwurf eines Ausgangsnetzwerks für einen breitbandigen linearen Verstärker“.
- „Umsetzung eines Delta-Sigma-Algorithmus auf einem FPGA für die Mobilfunkkommunikation“.
- „Implementierung und Weiterentwicklung eines laufzeiteffizienten Systemmodells in Python/Tensorflow für ein analoges Neuron“, Masterarbeit, Nr. xxxx.
- „Entwicklung einer mehrkanaligen Ansteuerung für thermooptische Phasenschieber“, Bachelorarbeit, Nr. xxxx.
- „Einstufiger analoger 4-zu-1 Multiplexer für 200 GBd-Signale in Bipolartechnik“, Bachelorarbeit, Nr. 1096.
- „Untersuchung und Optimierung von Elektroden in Silizium-organisch-hybriden Mach-Zehnder-Modulatoren“, Bachelorarbeit, Nr. 1099.
- „Implementierung eines digitalen Pulsgenerators mit mehreren synchronen Kanälen für Echtzeitanwendungen auf Basis von Einplatinen-Hardware“.
- „Integrierter Entwurf einer Optoelektronischen Eingangsschaltung für einen Empfänger in Glasfasernetzwerken“, Masterarbeit.
- „Weiterentwicklung einer hardwarespezifischen Weiterentwicklung einer hardwarespezifischen KI-Bibliothek in Tensorflow für analoge künstliche neuronale Netze“, Bachelorarbeit, Nr. xxxx.
- „Chip-integrierte photonische Systeme zur Polarisations-Modulation und Analyse von Licht“.
- „Circuit Design of Key Components for an Analog-to-Digital Converter in Optical Communications“.
- „Implementierung eines elektrooptischen Messplatzes zur Charakterisierung von Mach-Zehnder-Modulatoren““.
- „Elektro-Optischer Zweimoden-Modulator basierend auf plasmonischer Wellenführung“.
- „Entwurf eines Quadraturtakt-Systems“, Bachelorarbeit, Nr. xxxx.
2020
- „Untersuchung von rückseitenbasierten optischen Glasfaser-chip-Schnittstellen“.
- „Charakterisierung von Raman- und Fluoreszenz-Effekten in Chip-integrierten Wellenleitern“.
- „Optische Bauelemente für die spektrale Signalanalyse in der Silizium-auf-Isolator-Plattform“.
- „Untersuchung und Design magnetisch gekoppelter integrierter Strukturen“.
- „Entwurf und Charakterisierung von Leiterplatten zum Aufbau eines Radar- ASICs in 22-nm-CMOS-Technologie“.
- „Entwurf und Vergleich von Schaltungen für die Taktaufbereitung“.
- „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.
- „Effiziente Schaltung zur Übertragung von Ladung zwischen Kondensatoren“, Bachelorarbeit, Nr. 1076.
- „Aufbau eines Laserversorgungsmoduls mit Stromquelle und Temperaturregelung“, Bachelorarbeit.
- „Untersuchung und Entwurf von Schutzkonzepten gegen elektrostatische Entladungen für CMOS-Schaltungen“.
- „Optimierung integrierter optischer Bauelemente für die on-chip-Sensorik“, Nr. 1074.
- „Optimierung eines ADC-Frontends für einen 400 Gbit/s - Empfänger“, Masterarbeit, Nr. 1075.
- „Entwicklung eines Daten-Simuators für einen Destiny+ Staubanalysator“.
- „Entwurf eines Systemmodells für ein analoges Mischsignalneuron“.
- „Quadraturtakterzeugung für einen Optoelektronischen Empfänger mit 100 GBaud“.
- „System-Studie zur chip-integrierten Anregung und Analyse von Fluoreszenz-Effekten in Mikrofluidik-Kanälen“, Masterarbeit.
- „Entwicklung eines yearn-Simuators für einen Destiny+ Staubanalysator“, Masterarbeit, Nr. 1078.
- „HF-Schaltverstärker in FDSOI CMOS-Technologie“, Masterarbeit, Nr. 1082.
- „Minimierung des Rauschens von ESD Schutzschaltungen für Eingänge hoher Impedanz“, Bachelorarbeit, Nr. 1088.
- „Redesign einer FPGA-basierten Messumgebung mit hochbitratiger paralleler Schnittstelle“.
2019
- „Entwurf und Aufbau eines klirrarmen Sinusgenerators für das Fachpraktikum Schaltungstechnik“.
- „Implementierung einer Ansteuerung für einen schnellen Digital-Analog-Umsetzer mit 128 GSa/s Umsetzungsrate“.
- „Layout and Analysis of a 4-to-1 Analog Multiplexer in a 130nm SiGe BiCMOS Technology“, Studienarbeit, Nr. 1062.
- „Untersuchung von reichweitereduzierenden Effekten eines kohärent arbeitenden Laserentfernungsmesssystems“.
- „Portierung eines Entwurfs eines analogen 4-zu-1 Multiplexers in eine 130 nm BiCMOS Technologie“.
- „Layout Parasitics Study of a Track-and-Hold Amplifier with Switched Emitter Follower“.
- „Integrierte Wellenleiter-Fotodiode basierend auf laserkristallisierten Germaniumschichten“.
- „Untersuchung der Schaltungstopologie eines sparsamen Mischsignalneurons“.
- „Untersuchung von Schaltungstopologien für analoge Multiplexer“.
- „5-6 GHz 0.25 µm SiGe BiCMOS PA Design“.
- „Prototyp-Entwicklung eines On-Chip-Raman-Sensorik-Systems“.
- „Steuerung einer FPGA-basierten Messumgebung“.
- „Charakterisierung und Optimierung von Gitterkoppler-Arrays mit Rückseitenspiegeln“.
2018
- „Entwicklung eines logarithmischen Verstärkers mit mehr als 80 dB Dynamikumfang“, Bachelorarbeit, Nr. 1041.
- „Charakterisierung von Polymer-Deckschichten in integrierten Silizium-Hybrid-Modulatoren“
- „Physikalischer Entwurf eines schnellen CMOS-Rechenwerks für einen Analog-Digital-Umsetzer“
- „Design and Implementation of a DRP Component for Multi-Input and Multi-Output MMCM of Xilinx 7 Series and Virtex-6 FPGA“
- „Untersuchung und Entwurf von Schnittstellen und Schutzkonzepten gegen elektrostatische Entladungen für 28-nm-CMOS-Schaltungen“
- „Evaluation eines echtzeitfähigen digitalen Korrekturverfahrens für einen Analog/Digital-Umsetzer“
- „Optimierung einer automatischen Verstärkungsregelung in einer 130 nm CMOS-Technologie“, Forschungsarbeit, Nr. 1039.
- „Evaluation eines echtzeitfähigen digitalen Korrekturverfahrens für einen Analog/Digital-Umsetzer“, Bachelorarbeit, Nr. 1040.
- „Redesign of an LNA for 5 GHz to 6 GHz Band“
- „Auslegung von Multimoden-Interferometern für die spektrale Analyse optischer Signale“
- „Extrem rauscharmer Ladungsverstärker für schnellste Staubteilchen“
- „Redesign of an LNA for 5 GHz to 6 GHz Band“, Studienarbeit, Nr. 1051.
- „Operationsverstärkerschaltung zur Messung von Strömen im Nanoampere-Bereich“
- „Entwurf eines analogen 4:1-Multiplexers mit sehr hoher Bandbreite in einer 130 nm BiCMOS Technologie“
- „Integrierter polarisationsteilender Gitterkoppler mit festem Glasfaseranschluss“, Bachelorarbeit, Nr. 1054.
- „Entwurf einer FPGA-basierten Messumgebung für Chips mit hochbitratiger paralleler Schnittstelle“, Masterarbeit, Nr. 1059.
- „Optimierung einer automatischen Verstärkungsregelung in einer 130 nm CMOS-Technologie“
- „Simulation von Sub-Wellenlängen-Wellenleitern“, Bachelorarbeit, Nr. 1052.
- „Entwurf und Optimierung eines rücksetzbaren, strahlungsharten Taktteilers mit Fehlerdetektion und zugehörigen Komponenten“, Bachelorarbeit, Nr. 1044.
- „Operationsverstärkerschaltung zur Messung von Strömen im Nanoampere-Bereich“, Forschungsarbeit, Nr. 1042.
- „Design of a High-Speed Clock Regeneration Circuit for a 128 GS/s Analog Demultiplexer“
- „Entwurf und Optimierung eines rücksetzbaren, strahlungsharten Taktteilers mit Fehlerdetektion und zugehörigen Komponenten“
- „Integration von Laserdioden in integriert-optische Systeme“
- „Entwurf eines analogen 4:1-Multiplexers mit sehr hoher Bandbreite in einer 130 nm BiCMOS Technologie“, Forschungsarbeit, Nr. 1047.
- „Untersuchung und Entwurf von Schnittstellen und Schutzkonzepten gegen elektrostatische Entladungen für 28-nm-CMOS-Schaltungen“, Bachelorarbeit, Nr. 1045.
- „Extrem rauscharmer Ladungsverstärker für schnellste Staubteilchen“, Forschungsarbeit, Nr. 1043.
- „Entwicklung eines logarithmischen Verstärkers mit mehr als 80 dB Dynamikumfang“
2017
- „Bandbreitenoptimierung von Gitterkopplern“, Forschungsarbeit, Nr. 1015.
- „Studie zu einem rauscharmen Ladungsverstärker mit anpassbarer Eingangsstufe“, Forschungsarbeit, Nr. 1036.
- „Laserkristallisation von Germanium für Infrarot-Fotodioden“, Forschungsarbeit, Nr. 1037.
- „Entwurf eines limitierenden Verstärkers für 27 MHz in einer 130 nm CMOS Technologie“, Bachelorarbeit, Nr. 1030.
- „Entwurf analoger Schaltungskomponenten für einen Faltungs- und Interpolations-Analog/Digital-Umsetzer“, Masterarbeit, Nr. 1022.
- „Entwicklung eines Zeit-/Digitalumsetzers auf FPGA-Basis“, Forschungsarbeit, Nr. 1035.
- „Circuit for Calibration of a Fast Digital-to-Analog Converter in a 28 nm Technology“, Studienarbeit, Nr. 1034.
- „Entwicklung und Aufbau eines Gerätes zur Synchronisation von Zeit-/Digitalumsetzern“, Forschungsarbeit, Nr. 1032.
- „Design of a DRP Component for MMCM of Xilinx 7 Series and Virtex-6 FPGA“, Forschungsarbeit, Nr. 1031.
- „Entwurf einer Ansteuerschaltung zur stabilen Arbeitspunkteinstellung optischer Modulatoren“, Bachelorarbeit, Nr. 1028.
- „Entwurf eines schnellen CMOS-Rechenwerkes für einen Analog/Digital-Umsetzer“, Bachelorarbeit, Nr. 1020.
Weitere Informationen zu Bachelor-, Forschungs- und Masterarbeiten
Markus Grözing
Dr.-Ing.Arbeitsgruppenleiter IC-Entwurf