IV Concurso Cátedra Telefónica ULPGC: Accésit Cátedra Telefónica ULPGC – Proyecto de Grado, Posgrado o Tesis

Análisis de los efectos de la radiación espacial en circuitos integrados de radiofrecuencia en tecnologías nanométricas basadas en silicio

Responsable de la propuesta: Sergio Mateos Angulo

El estudio de la tolerancia a la radiación de los circuitos electrónicos se ha convertido en uno de los focos de mayor interés en el campo del diseño de sistemas nanoelectrónicos. Concretamente, ha cobrado mayor importancia el análisis del impacto de la radiación en redes de sensores inalámbricos. Este tipo de red ha permitido el desarrollo de las comunicaciones actuales y ha desempeñado un papel importante en la aparición del Internet of Things (IoT). El uso de esta tecnología es particularmente beneficioso en aplicaciones espaciales, ya que permite reducir el peso y volumen de los satélites al minimizar el cableado utilizado en las comunicaciones dentro de los mismos. Esto supone una reducción considerable del coste de situarlos en órbita.

El principal problema de utilizar este tipo de red en aplicaciones espaciales radica en la vulnerabilidad frente a la radiación de los circuitos electrónicos. Las partículas ionizantes presentes en el espacio exterior pueden alterar el correcto funcionamiento de dichos circuitos, generando tanto efectos de ionización total (TID) como efectos de eventos singulares (SEEs). Con el fin de mitigar los daños producidos por estos efectos de la radiación, una estrategia que posee un coste reducido consiste en implementar técnicas de diseño de circuitos robustos frente a la radiación (RHBD). Esta tesis se centra en el diseño de circuitos de radiofrecuencia (RF) que sean robustos frente a la radiación, para lo cual se han implementado técnicas RHBD a nivel de circuito.

Los circuitos diseñados en esta tesis han sido desarrollados con tecnologías CMOS basadas en silicio, que tienen la ventaja de ser una alternativa de bajo coste y bajo consumo de potencia. En esta tesis se ha realizado un estudio en profundidad de los efectos de la radiación en circuitos de RF, partiendo del elemento más básico, los transistores, hasta llegar a sistemas completos integrados por este tipo de circuito. La metodología que se ha seguido consiste en estudiar los transistores bajo los efectos de la radiación utilizando herramientas de diseño asistido por ordenador y, una vez realizado este análisis, utilizar los resultados obtenidos para realizar simulaciones en herramientas de diseño de circuitos electrónicos. De esta manera se combina la precisión del simulador de dispositivos con la rapidez de las simulaciones realizadas en el simulador de circuitos.

La Tesis Doctoral se ha realizado en el marco del Programa de Doctorado en Tecnologías de Telecomunicación e Ingeniería Computacional de la ULPGC y del Grupo de Investigación de Tecnología Microelectrónica del Instituto Universitario de Microelectrónica Aplicada (IUMA) de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.