Finalità

Il Laboratorio è completamente attrezzato per lo svolgimento di attività di ricerca legate ai vari aspetti della Microelettronica e dei Microsistemi. Esso è dotato di strumentazione all’avanguardia per permettere la progettazione ed una completa caratterizzazione elettrica ed ottica di dispositivi elettronici e fotonici integrabili in microchip di silicio. Esso è in parte ospitato in una camera a controllo della contaminazione ambientale certificata in Classe ISO 8 al fine di rendere l’ambiente di lavoro idoneo ai processi tecnologici ed ai set-up sperimentali adottati. Il personale coinvolto opera in costante e stretta collaborazione con altre Unità di ricerca appartenenti sia al mondo della ricerca pubblica che industriale ed è coinvolto in importanti progetti nazionali ed internazionali. Lo stesso Laboratorio è inoltre completamente attrezzato per svolgere varie attività di ricerca che spaziano dalla progettazione di microchip CMOS, all’utilizzo di microcontrollori per la progettazione di innovativi sensori wireless, allo sviluppo di sistemi per l’energy harvesting e convertitori di potenza per applicazioni nel campo delle energie rinnovabili.

Una parte rilevante del Laboratorio è altresì dedicata allo svolgimento di attività didattiche, in prevalenza destinate agli iscritti dei Corsi di Laurea in Ingegneria dell'Informazione e Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica. Questa area è dotata di tutta la strumentazione necessaria a consentire agli studenti di avvicinarsi concretamente alla progettazione elettronica ed alla successiva realizzazione e test di circuiti elettronici analogici e digitali.

Gli strumenti software CAD presenti all’interno del Laboratorio di Elettronica sono gli stessi normalmente utilizzati nelle aziende che si occupano di progettazione di circuiti elettronici ad alte prestazioni

Attività

I Ricercatori afferenti al Laboratorio sono in possesso di competenze nei diversi settori dell’elettronica, della microelettronica e della fotonica in silicio. Gli studi che il team di ricerca conduce spaziano dall’analisi della compatibilità fra processi di fabbricazione in silicio, allo studio di innovativi dispositivi fotonici per sistemi di telecomunicazioni basati sull’uso della fibra ottica, dalla caratterizzazione delle proprietà elettro-ottiche di nuovi materiali, alla progettazione di nuovi componenti e circuiti per la gestione di grandi potenze elettriche, alla progettazione di sistemi di potenza e sensori wireless full-custom. In particolare tali microchip sono in grado di trasmettere in modalità wireless tramite un trasmettitore ed una antenna integrata a bordo dello stesso chip.

Le principali attività attualmente in corso possono ricondursi alle seguenti:

• CMOS Photonics: integrazione di funzionalità fotoniche su microchip convenzionali. In particolare, studio delle proprietà optoelettroniche del silicio e progettazione di modulatori di luce compatibili con la tecnologia CMOS;
• New power devices and circuits: studio, progettazione e caratterizzazione sperimentale di componenti elettronici basati su semiconduttori ad ampia gap per applicazioni di potenza ed analisi sperimentale delle caratteristiche di circuiti di conversione statica dell’energia. Particolari applicazioni: auto elettrica, immissione nella rete elettrica dell’energia prodotta da impianti fotovoltaici ed eolici.
• Studio di tecniche e progettazione di circuiti per la localizzazione 3D: interfacce gesturali a basso costo ed elevata precisione basate su ultrasuoni.
• Sistemi di energy harvesting da fonti luminose o a Radio Frequenza
• Progettazione e caratterizzazione di sensori a microchip dotati di sezione di trasmissione RF
• Progettazione di convertitori e inverter per l’elettronica di potenza
• Progettazione di sensori wireless a microcontrollore

Relazioni internazionali

TUH-Technical University of Hamburg (D), CNRS-Institut des Nanotechnologies de Lyon (F), University of Surrey (UK), Universidad Politecnica de Valencia (E), LETI-Grenoble (F), DIMES-Delft Institute of Technology (NL), Université Paris-Sud (F), University of Biskra (Algeria)

Horizon 2020 topics

Smart Specialisation Strategy Calabria (S3 Calabria)

ICT e Terziario innovativo / ICT and Innovative Tertiary

Principal aims

The laboratory is fully equipped to carry out research activities related to various aspects of Microelectronics and Microsystems. It is equipped with state of the art instrumentation to allow the design and a complete electrical and optical characterization of photonic and electronic devices integrated in silicon microchips. It is partly housed in a clean room with control of environmental contamination, ISO 8 certified, in order to make the environment suitable for the technological processes and to run the experimental set-ups. The staff involved work in constant and close cooperation with other research units from both the world of public research and industrial research, and is involved in important national and international projects. The same laboratory is also fully equipped to carry out various research activities ranging from CMOS microchip design, the use of microcontroller for the design of innovative wireless sensors, the development of systems for energy harvesting, and power converters for applications in the field of renewable energies.

A significant part of the laboratory is also dedicated to educational activities, primarily intended for members of the Master of Science in Information Engineering and Master of Science in Electronic Engineering. This area is equipped with all the necessary equipments to enable students to approach concretely to the electronics design and subsequent implementation and testing of analog and digital electronic circuits.

The CAD software tools within the Electronics Laboratory are the same normally used in companies that deal with high-performance electronic circuit design.

Research activities

Manufacturing processes for silicon to the study of innovative photonic devices for telecommunication based on the use of fiber optic systems, from the characterization of the electro-optical properties of new materials, to the design of new components and circuits for the management of large electric powers, from the design of power systems to full-custom wireless sensors integrated on microchips. In particular, these microchips are capable of transmitting wirelessly, via a transmitter and an antenna integrated on board, the same chip.

The main activities currently underway can be summarized with the following:

• CMOS Photonics: photonic integration capabilities on conventional microchips, and in particular the study of the optoelectronic properties of silicon and the design of light modulators compatible with CMOS technology
• New power devices and circuits: analysis, design and experimental characterization of electronic components based on wide-gap semiconductors for power applications and experimental analysis of the characteristics of power conversion circuits. Application details: electric car, grid connection of photovoltaic and wind power plants.
• Study of techniques and design of circuits for 3D localization: gestural interfaces with low cost and high accuracy, based on ultrasound
• Energy harvesting systems from light sources or Radio Frequency
• Design and characterization of microchip sensors with RF transmission section
• Designing of converters and inverters for power electronics
• Design of Microcontroller-based Wireless sensors

International relationships

TUH-Technical University of Hamburg (D), CNRS-Institut des Nanotechnologies de Lyon (F), University of Surrey (UK), Universidad Politecnica de Valencia (E), LETI-Grenoble (F), DIMES-Delft Institute of Technology (NL), Université Paris-Sud (F), University of Biskra (Algeria)

Horizon 2020 topics

Smart Specialisation Strategy Calabria (S3 Calabria)

ICT e Terziario innovativo / ICT and Innovative Tertiary