Strumenti e Tecnologie per la Progettazione Microelettronica

Il gruppo di ricerca opera nel settore della microelettronica avanzata e sviluppa metodologie, tecnologie e soluzioni circuitali e architetturali per sistemi integrati di nuova generazione. Le attività di ricerca coprono l’intero spettro della progettazione microelettronica, dalla modellazione alla realizzazione di sistemi complessi.
Il gruppo sviluppa metodologie innovative per la progettazione di circuiti e sistemi integrati utilizzando modellazione multi-livello, in grado di descrivere in modo coerente il comportamento del sistema dal livello di dispositivo fino a quello architetturale e di sistema. Tali modelli costituiscono la base per metodologie di progettazione avanzate in grado di gestire la complessità e l’ottimizzazione delle prestazioni. Un ruolo centrale è svolto dagli strumenti CAD per la microelettronica, sviluppati o adattati per supportare le diverse fasi del flusso di progetto. In questo contesto, l’intelligenza artificiale applicata al design elettronico (AI for CAD) viene impiegata per automatizzare attività di sintesi, esplorazione dello spazio di progetto e verifica, migliorando efficienza, accuratezza e tempi di sviluppo.
Nell'ambito delle tecnologie micro-nanoelettroniche il gruppo studia a livello di dispositivo le tecnologie su base silicio, sia allo stato dell'arte sia emergenti, inclusi i FinFET, le soluzioni per il MOS replacement, i transistori a effetto tunnel, e le implementazioni di qubit in silicio. Il gruppo studia soluzioni che coinvolgono l'integrazione eterogenea che permettono di combinare componenti realizzati con tecnologie diverse all’interno dello stesso sistema. Vengono inoltre sviluppate e analizzate interconnessioni avanzate, sia on-chip sia inter-chip, fondamentali per garantire elevate prestazioni e scalabilità. Le attività includono anche lo sviluppo di metodologie e tecniche per il testing, la caratterizzazione e la valutazione dell’affidabilità dei circuiti integrati, aspetti cruciali per assicurare la qualità dei sistemi microelettronici.
Il gruppo sviluppa circuiti mixed-signal e interfacce di readout per sensori integrati, con l’obiettivo di garantire elevata sensibilità, accuratezza e robustezza. Le attività includono anche la progettazione di sensori integrati avanzati, come sensori tattili, per applicazioni in ambiti quali robotica e sistemi biomedicali. Una parte rilevante della ricerca è dedicata alla progettazione di circuiti a bassissimo consumo energetico e di sistemi energeticamente autonomi. Il gruppo studia tecniche di riduzione dei consumi e soluzioni basate su energy harvesting, con l’obiettivo di abilitare dispositivi intelligenti distribuiti, operanti senza batterie o con minima manutenzione, in contesti quali Internet of Things , agritech, wearable, implantable, and injectable electronics. Di particolare rilevanza è lo sviluppo di circuiti CMOS in grado di operare a temperature criogeniche per il controllo, la lettura e la manipolazione di qubit. Parallelamente lo studio di circuiti dedicati al quantum computing e Ising machines, contribuiscono all’avanzamento delle tecnologie di calcolo quantistico.
Il gruppo progetta e realizza architetture integrate per l’elaborazione efficiente dell’informazione quali acceleratori hardware in diversi ambiti. In particolare, sviluppa acceleratori per applicazioni di elaborazione numerica dei segnali, intelligenza artificiale e crittografia, ottimizzati in termini di prestazioni ed efficienza energetica, e sviluppa architetture digitali programmabili flessibili. Parallelamente, esplora paradigmi di calcolo non convenzionale, tra cui In-Memory e Near-Memory computing e architetture basate su Ising machines ed emulazione quantistica, con l’obiettivo di affrontare problemi computazionali in modo più efficiente rispetto alle soluzioni tradizionali.
Nel complesso, il gruppo si caratterizza per un approccio integrato alla microelettronica, che combina metodologie di progettazione e innovazione tecnologica.