Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös mikro- ja nanoelektroniikkasuunnittelun alalta, M.Sc. Dipesh Monga
Väitös Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta
Väitöskirjan nimi: Ultra-Low Power Circuits for Batteryless Energy Harvesting Systems and Thermal Compensation in Resistive In-Memory Computing
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Dipesh Monga
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä:&²Ô²ú²õ±è;Prof. Herve Barthelemy, University of Sud-Toulon-Var, Ranska
Kustos: Prof. Kari Halonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu
Sulautetut järjestelmät, kuten puettavat terveydentilan seurantalaitteet, diagnostiset implantit ja ympäristöanturit yleistyvät nopeasti nykyaikana. Näiden laitteiden yleensä odotetaan toimivan yhtäjaksoisesti erittäin rajallisella energialla, sillä akun vaihtaminen useasti on epäkäytännöllistä . Tämän vuoksi tarvitaan yhä enemmän erittäin vähän energiaa kuluttavia (ULP, ultra-low-power) piirejä, jotka pystyvät hyödyntämään ympäristöstään saatavaa energiaa, esimerkiksi radiotaajuuksista (RF), biokemiallisista reaktioista tai valokennoista. Vakaan toiminnan varmistaminen näissä energian kannalta rajallisissa ja vaihtelevissa olosuhteissa vaatii piireiltä sekä vähäistä energiankulutusta, että sietokykyä vaihteluille.
Tässä väitöskirjassa esitellään lähestymistapa ULP-piirien suunnitteluun, toteutukseen ja kokeelliseen validointiin useiden piirilohkojen osalta, energiaomavaraisia ja joustavia järjestelmiä varten. Tämä väitöskirja kattaa keskeiset energiaa keräävien järjestelmien osa-alueet, kuten vaihteluita sietävät jännite- ja virta-referenssigeneraattorit, RF-DC-muuntimet, LDO-regulaattorit (low-dropout regulator), sekä kytkettyyn kondensaattoriin perustuvat (switched-capacitor, SC) DC-DC-muuntimet, joissa hyödynnetään tarkkaa, aritmeettiseen etenemään perustuvaa jännitteen skaalausta. Lisäksi työssä esitellään lämpötilakompensointitekniikoita, joiden avulla analogisten in-memory -laskentayksiköiden tarkkuus säilyy muuttuvissa lämpötiloissa.
Väitöskirjassa esitetyt piirit ovat suunniteltu ja valmistettu perinteisellä 65 nm:n CMOS-prosessilla, sekä käytännöllisellä ja joustavalla 600 nm:n indiumgalliumsinkkioksidiin (IGZO) perustuvalla tekniikalla, käyttäen unipolaarisia TFT-transistoreita. Tuloksia voidaan hyödyntää esimerkiksi puettavissa terveydentilan seurantalaitteissa, implantoitavissa lääkinnällisissä laitteissa, ympäristöantureissa, sekä joustavassa ja kertakäyttöisessä elektroniikassa. Mahdollistamalla laitteiden toiminta ilman paristoja, tämä työ luo pohjan kestävämmille, huollottomille ja käyttäjäystävällisemmille ratkaisuille terveydenhuollossa, ympäristönvalvonnassa ja muilla aloilla.
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä):
Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom pikaopas