Entities

Proyectos:

1. Fabricación, caracterización, modelización y simulación de dispositivos y sistemas memristivos para computación neuromórfica (NeMeSys). PID2022-139586NB-C41 Investigador/es responsable/s Enrique Alberto Miranda Castellano y Rodrigo Picos Gayá. Tipo Proyecto Programa PIORIEN - Proyectos de Investigación Orientada Período 01/09/2023 – 31/08/2026
2. Desarrollo de sistemas de computación no convencional de alto rendimiento y sus aplicaciones prácticas. Ministerio de Economía, Industria y Competitividad. TEC2017-84877-R. Investigador/es responsable/s José Luis Rosselló Sanz; Miguel Jesús Roca Adrover.
3. Low cost CMOS-MEMS platforms for biosensing applications. Investigador/es responsable/s Jaume Verd. MINECO TEC2017-88635-R
4. QChainMED: cuidado y seguimiento del medicamento más allá del hospital. Investigador/es responsable/s Bartomeu Alorda Ladaria. Ministerio de ciencia e innovación. Instituto de Salud Carlos III DTS21/89. 
5. Multiscale Irradiation and Chemistry Driven Processes and Related Technologies (COST Action CA20129 – MultIChem). Por la UIB: Rodrigo Picos Gayá.

Cinco artículos:

1. Experimental observation of chaotic hysteresis in Chua's circuit driven by slow voltage forcing, I Gomes, W Korneta, SG Stavrinides, R Picos, LO Chua, Chaos, Solitons & Fractals 166, 112927, 2023
2. Variability in Resistive Memories, JB Roldán, et al., Advanced Intelligent Systems, 2200338, 2023
3. A review of CNN accelerators for embedded systems based on RISC-V, Sanchez-Flores, A; Alvarez, L;  Alorda-Ladaria, B 2022 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON OMNI-LAYER INTELLIGENT SYSTEMS DOI10.1109/COINS54846.2022.9855006
4. Frasser, C. F., Linares-Serrano, P., de los Rios, I. D., Moran, A., Skibinsky-Gitlin, E. S., Font-Rossello, J., Canals, V., Roca, M., Serrano-Gotarredona, T., & Rossello, J. L. (2022). Fully Parallel Stochastic Computing Hardware Implementation of Convolutional Neural Networks for Edge Computing Applications. IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, 1–11. https://doi.org/10.1109/TNNLS.2022.3166799
5. “Resonant inertial mass sensing for VOCs: CMOS-compatible SoC integration advantages and challenges: A review”, R. Perelló-Roig, J. Verd, S. Bota, J. Segura, IEEE Sensors, vol. 23, 2023.

Los grupos de investigación proveen los siguientes servicios:

- Modelado de dispositivos semiconductores (especialmente memristores).

- Estudio de los efectos de la radiación ionizante (SEU y dosis total) en circuitos integrados.

- Diseño e Implementación de sistemas no lineales, con aplicaciones al sensado.

- Diseño de hardware abierto para aplicaciones IoT y arquitectura RISC-V.

- Diseño, implementación y Evaluación de SoCs y ASICs nanotecnológicos.

- Diseño, integración de Sistemas Electrónicos Digitales para LoRaWan.

- Implementación de sistemas de HPC sobre FPGAs o ASIC.

- Diseño y caracterización de resonadores CMOS-MEMS/NEMS monolíticos.

- Desarrollo de sensores MEMS/NEMS para aplicaciones biomédicas.

- Integración de microfluídica sobre chips CMOS. 

- Aplicación del comportamiento no-lineal y caótico en resonadores MEMS/NEMS.

- Técnicas estadísticas de diagnosis clínica con sensores e-nose.

- Diseño y verificación de Circuitos micro/nanoelectrónicos.

Además, se cuenta con la infraestructura de los Servicios Cientifico-Técnicos de la Universidad (https://sct.uib.es/), que ofrecen servicios en las siguientes áreas (tarifas actualizadas en la web):

- Área de cromatografia

- Área de espectroscopia atómica

- Área de espectroscopia molecular

- Servicio de espectrometria de masas

- Área de RMN

- Área de infrarrojo

- Servicio de microscopia óptica y electrónica

- Servicio de Radioisótopos

- Área de ensayos térmicos y mecánicos

- Área difracción de rayos X

- Laboratorio de prototipos electrónicos y mecánicos

En el área de modelización se producen modelos compactos tanto a nivel de simulador eléctrico (SPICE) como para modelización de alto nivel (tiempos de retardo, estimación de consumo, etc.). El foco de la investigación son los dispositivos memristivos, con alguna colaboración en transistores CMOS de última generación. Como complemento, se modelan e implementan circuitos con características no lineales (caóticos), y se ha estudiado y presentado su posible uso para encriptación de comunicaciones y como sistemas de sensado, tanto magnético como de dosis de radiación ionizante.

En el área de Sistemas electrónicos Digitales y aplicaciones IoT, Hardware abierto y Sistemas Embebidos, se dispone de experiencia en el diseño, desarrollo e implementación en producción de casos de uso aplicables a monitorización remota, movilidad e integración con plataformas programables y SoC. En este sentido se está colaborando con el BSC para el desarrollo de hardware acelerador para aplicación de tecnologías ML y DL. Además, se participa activamente de la red RISC-V como estrategia de integración de soluciones de mercado.

En la temática de diseño e implementación de redes neuronales nos centramos en el desarrollo de sistemas para funcionar en hardware específico, así contemplamos el uso de dispositivos programables como FPGAs y el diseño de circuitos integrados VLSI específicos. Para ello el uso de técnicas avanzadas de computación no convencionales, como el uso de computación estocástica, desarrollo de redes tipo Reservoir, álgebra tropical dando lugar a redes morfológicas, … proporciona sistemas más eficientes para su implementación hardware, minimizando la complejidad de los circuitos, así como la eficiencia energética, manteniendo precisiones similares si comparamos con técnicas convencionales. Los sistemas implementados se pueden dedicar a multitud de aplicaciones, como predicción de series temporales, búsqueda en grandes bases de datos (Big Data), inteligencia artificial para nodos IoT, detección de patrones (imágenes, sonidos, palabras, …). 

El grupo de Sistemas Electrónicos (GSE-UIB) tiene una amplia experiencia en el ámbito de la micro y nanoelectrónica desarrollando tanto metodologías avanzadas como circuitos integrados (ICs) para aplicaciones específicas. Algunos ejemplos desarrollados son: modelos compactos de descripción de variaciones paramétricas en ICs; diseño de circuitos sensores para Single-Event-Effects (SEE), sensores CMOS-MEMS monolíticos funcionalizados químicamente para la detección de VOCs; integración de sistemas de microfluídica sobre circuitos integrados; modelos compactos no-lineales para resonadores MEMS; técnicas estadísticas de tratamiento de datos clínicos (obtenidos con e-nose) para la diagnosis de patologías específicas.

Los Servicios Científico-técnicos de la Universitat de les Illes Balears (SCT) fueron creados en 1985 como servicio general con el objetivo de apoyar a los investigadores de la UIB. Además de este objetivo básico, los SCT tienen como misión constituir una base para los servicios que la Universidad puede dar a las instituciones públicas y privadas de la Comunidad Autónoma de las Illes Balears en el ámbito científico y tecnológico.

Proyectos:

1. Overcoming the Limits of Diffraction with Superresolution Lighting on a Chip (ChipScope), HORIZON 2020. PILLAR 1-EXCELLENT SCIENCE. FET. Contract 737089. (3.75 MEUR, 2017-20).Coordinator A. Dieguez.
2. Scalable Structured Micro Illumination Light Engines (SMILE), HORIZON 2020. PILLAR 1-EXCELLENT SCIENCE. FET. Contract 737089.(2.0MEUR, 2020-2022). WP leader: A. Dieguez. 
3. Analog Histogramming SPAD-based CMOS Camera for Time-Resolved Measurements in Emerging Super-Resolution Microscopy Techniques (AnaSPAD), Spanish Ministry of Science,Innovation and Universities. Contract PID2019-105714RB-I00. (221.430EUR, 2020-2023). PI: A.Dieguez.
4. Microscopes on an Organ-on-Chip, Spanish Ministry of Science,Innovation and Universities. Contract PID2022-136833OB-C21. (200.000, 2023-26). PI: A. Dieguez.
5. Versatile SPAD-based CMOS camera with analog histogramming, Spanish Ministry of Science,Innovation and Universities. Contract PDC2023-145805-I00. (259.666, 2024-25). PI: A. Dieguez.

Cinco artículos:

1. Vila, A.; Vilella, E.; Alonso, O.; Dieguez, A. (2014). Crosstalk-free single photon avalanche photodiodes located in a shared well. IEEE Electron Device Letters, 35(1), pp. 99 - 101. https://doi.org/10.1109/LED.2013.2288983.
2. Vilella, E.; Dieguez, A. (2014). Dynamic range extension of SiPM detectors with the time-gated operation. Optics Express, 22(10), pp. 12007 - 12012. https://doi.org/10.1364/OE.22.012007.
3. Dieguez, A.; Canals, J.; Franch, N.; Dieguez, J.; Alonso, O.; Vila, A. (2019). A Compact Analog-Histogramming SPAD-based CMOS Chip for Time-Resolved Fluorescence. IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, 13(2), pp. 343 - 351 . https://doi.org/10.1109/TBCAS.2019.2892825.
4. Alonso, O.; Franch, N.; Canals, J.; Arias-Alpizar, K.; de la Serna, E.; Baldrich, E.; Dieguez, A.(2020). An internet of things-based intensity and time-resolved fluorescence reader for point-of-care testing. Biosensors & Bioelectronics, 154(15), p. 112074 . https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112074.
5. V. Moro, J. Canals, S. Moreno, S. Higgins-Wood, O. Alonso, A. Waag, J.D. Prades, A. Dieguez, A. Fluorescence Multi-Detection Device Using a Lensless Matrix Addressable microLED Array. Biosensors 2024, 14, 264. https://doi.org/10.3390/bios14060264

1. Diseño y caracterización de ASICs
2. Sala blanca en la Facultad de Fisica
3. Servicios de caracterización de materiales para microelectrónica en los CCiTUB

Varios grupos de la Facultad de Física en la UB están especializados en diseño y testeo de chips. Estos grupos están centralizados en el Departamento de Ingeniería Electrónica y Biomèdica, y en el centro Servei IDEAS UB que se dedica específicamente al diseño, desarrollo y prueba de instrumentación y electrónica avanzada, incluyendo diseño y caracterización de chips. En total, unos 25 científicos, muchos con mas de 20 años de experiencia en diseño, se dedican a esta actividad. El centro también cuenta con un equipo de técnicos dedicados a ensamblaje de chips y PCBs.

La UB también posee un centro para la caracterización de materiales semiconductores dentro de los Centros Científicos y Tecnológicos de la Universidad de Barcelona (CCiTUB). Disponen de varios equipos avanzados utilizados en el campo de la microelectrónica. Entre ellos se encuentra un espectroscopio de fotoelectrones con escaneo, que permite analizar la composición química de las superficies sin dañarlas, utilizando técnicas como XPS, UPS y LEIPS. Además, disponen de un equipo de resonancia magnética nuclear (RMN) de 1.0 GHz, que ofrece una alta resolución y sensibilidad para el análisis estructural de compuestos químicos y materiales. Otros equipos relevantes incluyen microscopios de fuerza atómica (AFM) para la caracterización topográfica de superficies y difractómetros de rayos X para determinar la estructura cristalina de los materiales. La unidad de microscopia electrónica aplicada a materiales, forma parte de la Infraestructura científico-tecnológica singular distribuida ICTS-ELECMI (https://elecmi.es/). Cuenta con varios microscopios electrónicos de transmisión y rastreo (STEM) de última generación, incluyendo un microscopio (S)TEM con corrector de aberración esférica en sonda, altas prestaciones analíticas (rayos-X (EDS) y pérdida de energía de los electrones (EELS)), con capacidad de experimentación in-situ (polarización, temperatura, …) y sistema de precesión electrónica y 4D STEM para mapeado de fases y tensiones. Cuenta también con un equipo de haz dual (iones y electrones) (FIB) para la nanofabricación.

La Facultad de Fisica de la UB cuenta con una sala blanca para la investigación y la educación en micro y nanotecnologías. Aquí se encuentran equipos de última generación que permiten fabricar y analizar dispositivos a escala muy pequeña. Entre los equipos disponibles, hay sistemas de litografía que se usan para crear patrones en obleas de silicio, y equipos para depositar capas delgadas de materiales mediante técnicas como la evaporación y el sputtering. También cuentan con microscopios electrónicos y de fuerza atómica, que permiten estudiar superficies y estructuras con gran detalle. La Sala Blanca apoya tanto a la investigación como a la educación. Los investigadores pueden crear y analizar dispositivos micro y nanoelectrónicos, mientras que los estudiantes de máster y doctorado reciben formación práctica en técnicas avanzadas. Además, la sala facilita la colaboración entre diferentes grupos científicos, permitiendo compartir equipos y conocimientos.

En cuanto a la formación específica, la Universidad de Barcelona ofrece un Máster en Ingeniería de Semiconductores y Diseño Microelectrónico. Este programa está diseñado para proporcionar una formación integral en el campo de la ingeniería de semiconductores y el diseño de circuitos microelectrónicos. También ofrece un grado en Ingeniería Electrónica de Telecomunicaciones con un alto contenido en diseño microelectrónico. Especialmente, es este grado ofrece un itinerario de Diseño de Circuitos Integrados donde el alumno se especializa en esta materia.

Proyectos:

1. Space qualified GAN Components for Next generation systems (SGAN-next). Horizon Europe Grant Number 101082611. Duración:1/12/2022 – 30/11/2026. Presupuesto aprox 2,8 M€.
2. Diseño de aceleradores basados en la tecnología RISC-V para la siguiente generación de computadores (DRAC). 001-P-001723. Generalitat de Catalunya. PO FEDER Catalunya 2014-2020
3. PID2022‐136624OB‐I00. Ultrasonic Platform based on High Frequency PMUTs-on-CMOS Arrays
4. Fiabilidad, seguridad y eficiencia energética en dispositivos y circuitos electrónicos para IoT edge” (TIRELESS), PID2022-136949OB-C22, AEI (2023-2027). Grupo REDEC (IPs: M Nafría y M. Porti)
5. METEOR – Rapid, portable and reliable cargo screener. New concept of vapour screening technology. Ion Mobility Chemical Fingerprint Detector. Horizon Europe Grant Number 101121149. Duración 1/10/2023-30/9/2026. Presupuesto aprox: 3 M€.

Artículos:

1. Pazos, S., Shen, Y., Zhang, H., Verdú, J., Fontana, A., Zheng, W., Yuan, Y., Alharbi, O., Ping, Y., Guerrero, E., Acosta, L., de Paco, P., Psychogiou, D., Shamim, A., Akinwande, D., & Lanza, M. (2024). “Memristive circuits based on multilayer hexagonal boron nitride for millimetre-wave radiofrequency applications.” Nature Electronics. Impact Fctor =34.  https://doi.org/10.1038/s41928-024-01192-2 
2. Pablo Sarazá-Canflanca, Javier Martín-Martínez, Rafael Castro-López, Elisenda Roca, Rosana Rodríguez, Francisco V. Fernández, Montserrat Nafría, “Statistical characterization of time-dependent variability defects using the maximum current fluctuation,” IEEE Trans. on Electron Devices, 2021. https://doi.org/10.1109/TED.2021.3086448 
3. Núñez-Prieto, Ricardo, David Castells-Rufas, and Lluís Terés-Terés. "RisCO2: Implementation and Performance Evaluation of RISC-V Processors for Low-Power CO2 Concentration Sensing." Micromachines 14, no. 7 (2023): 1371. https://doi.org/10.3390/mi14071371 
4. Ledesma, E., Zamora, I., Yanez, J. et al. Single-cell system using monolithic PMUTs-on-CMOS to monitor fluid hydrodynamic properties. Microsyst Nanoeng 8, 76 (2022). Ed.Springer-Nature. https://doi.org/10.1038/s41378-022-00413-y
5. Pasadas, Francisco, Pedro C. Feijoo, Nikolaos Mavredakis, Aníbal Pacheco‐Sanchez, Ferney A. Chaves, and David Jiménez. "Compact modeling technology for the simulation of integrated circuits based on graphene field‐effect transistors." Advanced Materials 34, no. 48 (2022): 2201691. https://doi.org/10.1002/adma.202201691 

A parte de su fundamental actividad docente en todas las áreas de conocimiento y el acompañamiento a las empresas en la realización de proyectos de investigación e innovación, la UAB proporciona un amplio abanico de servicios de diseño a través de convenios de colaboración y facilita el acceso a la EU Design Platform,

Estos servicios incluyen:

• Diseño de circuitos integrados monolíticos de microondas (MMIC) basados en nitruro de galio (GaN) y arseniouro de Galio (GaAs)
• Diseño de dispositivos RF-POI, principalmente filtros de radiofrecuencia
• Diseño y fabricación de MEMS//NEMS para RF (resonadores e interruptores mecánicos) y sensores gravimétricos, en tecnologías CMOS.
• Diseño de transductores de ultrasonido microfabricados piezoeléctricos para aplicaciones médicas y su integración en CMOS, PMUT en CMOS; 
• Diseño de los circuitos analógicos Front-end de bajo consumo y bajo ruido para el acondicionamiento de las señales en resonadores MEMS y NEMS capacitivos, así como piezoeléctricos (PMUTs).
• Diseño CMOS para el manejo de matrices de PMUTs y el diseño del haz acústico (phased-arrays) analógico para el escaneo electrónico y su focalización sintonizable.  
• Modelado de dispositivos basados en materiales 2D para la realización de plataformas híbridas 2DM/CMOS para distintas aplicaciones. 
• Modelado de memristores para simulación de redes neuronales. 
• Diseño de circuitos (IPs) analógicos y digitales en silicio (ASIC) mediante herramientas comerciales y Open-Source
• Prototipado de sistemas digitales en plataformas FPGA
• Diseño de arquitecturas RISC-V
• Diseño y desarrollo de plataformas de test (PCBs).
• Desarrollo de sistemas embebidos heterogéneos con plataformas CPU/GPU/FPGA
• Diseño de aceleradores y optimización de código para plataformas heterogéneas CPU/GPU/FPGA

La UAB también proporciona los siguientes servicios de caracterización y test:

• Caracterización Eléctrica y fiabilidad de Materiales, Dispositivos y Circuitos Electrónicos (por el grupo REDEC).
• • Tests con resolución espacial nanométrica (AFM y derivados): morfología y propiedades eléctricas de materiales y dispositivos electrónicos.
  • Tests eléctricos a nivel de dispositivo y/o circuito para la evaluación de la fiabilidad.
  • Estimación de fiabilidad de materiales, dispositivos y circuitos. 
• Caracterización de materiales 2D. Caracterización eléctrica, simulaciones cuánticas, simulaciones ab-initio de materiales y dispositivos, generación de modelos compactos de dispositivos para su utilización en la simulación de circuitos.
• Caracterización eléctrica de dispositivos MEMS y NEMS (incluida la caracterización del circuito de acondicionamiento/sistema CMOS) con mesa de puntas (de kHz a GHz) o en vacío. Caracterización eléctrica para sistemas de RF basados en resonadores: osciladores, filtros y mezcladores. Caracterización eléctrica estática y dinámica de alta resolución para interruptores mecánicos.
• Caracterización óptica de resonadores mecánicos (hasta GHz) mediante un sistema de interferencia óptica (permite medidas en vacío).
• Caracterización acústica de ultrasonido y sistemas de pulso-eco en líquido. 

Adicionalmente, ofrece acceso a la infraestructura y equipamiento científico:

• Laboratorio de sistemas RF con el siguiente equipamiento: Analizador de redes vectoriales de cuatro puertos (PNA-X, N5242A, 26,5 GHz) con fuentes de RF independientes, desplazamiento de frecuencia, medición en el dominio del tiempo y aplicación de estímulos en modo verdadero. Calibración electrónica E4413B de 4 puertos. Extensor OML VNA de 75 a 110 GHz. Analizador de redes vectoriales VNA P5008B, de 100 kHz a 53 GHz. Estación de sonda sobre oblea Cascade Microtech (M150). Equipo de uso general: Fuente de RF (MXG N3183A), generador de señales vectoriales de RF (ESG E4438C), osciloscopio (MSOS254A), fuente de alimentación (E3631A, E3646A), multímetro digital. Placas de evaluación: 2 transceptores ágiles de RF (FMCOMMS5-EBZ, 6 GHz), LPFK Protomat S62 para prototipado de PCB
• Cámara anecoica con blindaje electromagnético, Rango de medición hasta 26 GHz. Sistema de posicionamiento y software para medición de patrones de radiación 3D, Sondas y bocinas de ganancia estándar en el rango operativo de la cámara, Analizador vectorial de redes dedicado (N9912A).
• Clúster con software de diseño microelectrónico (Cadence, etc.)
• Clúster de cómputo HPC y diversas plataformas GPU Nvidia y sistemas de bajo consumo (Nvidia Jetson,…)
• Kits de desarrollo FPGA (Altera, Intel, Xilinx)
• Laboratorio de montaje y reworking de PCBs. Incluye estación de soldadura, microscopio, máquina de montaje de encapsulados BGA.

La UAB cuenta con diferentes grupos comprometidos con este centro de competencia:

El Grupo Reliability of Electron Devices and Circuits (REDEC) forma parte del Departamento de Ingeniería Electrónica (DEE) de la UAB. Su investigación se centra en la variabilidad y fiabilidad de dispositivos CMOS nanoelectrónicos, de dispositivos emergentes (memristores, dispositivos basados en materiales 2D, dispositivos impresos...) y de los circuitos en los que se integran, con el doble objetivo de mitigarlas durante la fase de diseño del CI y de explotarlas en aplicaciones de seguridad. Como ejemplo, el grupo ha trabajado en el diseño y test del primer chip que permite una caracterización estadística integral de la fiabilidad de tecnologías CMOS de nodos avanzados y en el desarrollo de algoritmos de aprendizaje no supervisado en sistemas neuromórficos.

El Grupo de Investigación en Circuitos y Sistemas Electrónicos (ECAS) está dedicado al diseño de sistemas Microi Nanoelectromecánicos (MEMS y NEMS) para una amplia gama de aplicaciones, especializándose en la integración de MEMS y NEMS en tecnología CMOS comercial (CMOS -MEMS) incluyendo las etapas front-end analógicas (diseño de los ASICS) para el acondicionamiento de los transductores MEMS. Los proyectos a destacar son la integración MEMS en CMOS comerciales para sensores gravimétricos, y una plataforma PMUTs-a-CMOS para sensores acústicos de tiempo de vuelo e imagen acústico (1MHz-30MHz).

El Grupo de Nanoelectrónica Computacional (NANOCOMP), centra su investigación en la caracterización, modelado y simulación de dispositivos electrónicos con un enfoque multiescala. Las áreas de trabajo son: fundamentos del transporte electrónico cuántico; aplicaciones de materiales 2D a dispositivos electrónicos; dispositivos memristivos para computación neuromórfica; y fundamentos del transporte de fonones para el control térmico. GRAPHENE CORE 3, DigiQi WAKeMeUP son tres proyectos destacados del grupo.

WavesLAB es un grupo de investigación que con vocación fabless desarrolla algoritmos de diseño, soluciones y herramientas de diseño automático de dispositivos de radiofrecuencia y microondas para la industria microelectrónica internacional especializada en tecnologías inalámbricas. Especializado en dispositivos para control del espectro radioeléctrico y arquitecturas RF-FEM. Uno de los proyectos destacados es el Software Toolbox de diseño automático de filtros y duplexores BAW/SAW y Multiplexores BAW/SAW. Además cuenta con una amplia experiencia en el diseño  MMIC con tecnologías GaN y GaAs con foundrys Europeas.

El Centro de Prototipos y Soluciones Hardware-Software (CEPHIS) focaliza su investigación en el diseño de sistemas microelectrónicos empotrados basados ​​en plataformas y modelos, a distintos niveles (HW, FW, eSW, aSW, web) para el incremento de prestaciones y productividad en el diseño de sistemas electrónicos a medida. El Centro está especializado en la especificación, diseño e implementación de prototipos orientados a su integración en todo tipo de soluciones microelectrónicas en el ámbito TIC para distintos entornos de aplicación: Automoción/Industrial e IoT/wearables/ehealth. Los prototipos y soluciones se desarrollan utilizando metodologías de codiseño HW/SW y herramientas de diseño electrónico para los distintos niveles de abstracción, desde computación empotrada de altas prestaciones hasta el layout de circuitos integrados o impresos flexibles.

El grupo HPCA4SE centra su investigación en el ámbito de los sistemas de computación de altas prestaciones. Sus aplicaciones están orientadas a los campos científicos y de la ingeniería, y se enfocan tanto en líneas de investigación básica como aplicada. El grupo trabaja en el estudio, diseño y utilización de plataformas de cómputo avanzadas como procesadores multy/many core o GPUs, sistemas distribuidos, supercomputadores, etcétera. Los modelos y herramientas obtenidos resultan en una mejora de la facilidad de uso y rendimiento de estos sistemas.

Proyectos:

1. USECHIP: Cátedra en Microelectrónica de la Universidad de Sevilla, Ministerio de Asuntos Económicos y Transformación Digital, REF. TSI-069100-2023-001, 2024-2026.
2. AIR-CHIP: Artificial-Intelligence managed Radiofrequency digitizer Chip, Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, REF PDC2023-145808-I00, 2023-2025.
3. HEROIC: High Efficient Read Out Integrated Circuits, Comisión Europea, Programa EDF, REF 101102939, 2023-2026. 
4. FEMPS: Microelectrónica de Front-End para Sensores Planetarios, Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, REF PID2021-126719OB-C43, 2022-2025.
5. RISCCOM_DEKRA-USE: Contrato 68/83 con Empresa DEKRA Testing and Certification, S.A.U. Programa Misiones PERTE-Chip, 2024-2025.

Cinco artículos:

1. H. Malmberg, F. Feyling and J.M. de la Rosa: “A Control-Bounded Quadrature Leapfrog ADC.” IEEE Trans. on Circuits and Systems -- I: Regular Papers, 2024. DOI: 10.1109/TCSI.2024.3366330.
2. O. Maher, M. Jiménez, C. Delacour, N. Harnack, J. Núñez, M.J. Avedillo, B. Linares-Barranco, A. Todri-Sanial, G. Indiveri and S. Karg, A CMOS-compatible oscillation-based VO2 Ising machine solver, Nature Communications vol. 15, article 3334, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-47642-5
3. R. Gomez-Merchan, J. A. Leñero-Bardallo, M. López-Carmona and Á. Rodríguez-Vázquez: “A Low-Latency, Low-Power CMOS Sun Sensor for Attitude Calculation Using Photovoltaic Regime and On-Chip Centroid Computation”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2023. DOI: 10.1109/TIM.2023.3268478
4. F. Passos, N. Lourenço, E. Roca, R. Martins, E. Castro-Lopez, N. Horta and F.V. Fernandez, "PACOSYT: A passive component synthesis tool based on machine learnign and tailored modeling strategies towards optimal RF and mm-Wave circuit design, IEEE J. of Microwaves, vol. 3, no. 2, pp. 599-613, 2023. DOI: 10.1109/JMW.2023.3237260 
5. Potestad, F.E.; Tena, E.; Acosta, A.J.; Jiménez, C.J.; Chaves, R., “Design and evaluation of countermeasures against fault injection attacks and power side-channel leakage exploration for AES block cipher”, IEEE Access 10, 65548-65561, 2022. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3183764

Diseño y asesoramiento sobre sistemas de interfaz Analógico-Digital de altas prestaciones y alta resolución para diferentes aplicaciones

Diseño y asesoramiento sobre sistemas de visión

Diseño y asesoramiento sobre seguridad hardware desde el dispositivo al sistema

Diseño y asesoramiento sobre plataformas IoT para diferentes aplicaciones

Diseño y asesoramiento sobre circuitos y sistemas tolerantes a radiación

Desarrollo y asesoramiento en el modelado e implementación de metodologías de diseño a nivel de dispositivo, circuito y sistema. 

Caracterización de circuitos integrados: dispositivos, circuitos y sistemas electrónicos 

Docencia on-line de microelectrónica y ejecución remota de herramientas de CAD

Docencia práctica de diseño digital integrado y SOCs

Docencia práctica de circuitos analógicos, de señal mixta y de radiofrecuencia, así como su integración en sistemas

Docencia práctica de sensado optoelectrónico y de diseño de circuitos integrados para imagen y comunicaciones

Entrenamiento de estrategias de automatización en el test, de acuerdo al tipo de circuito

Se consideran en microelectrónica dos capacidades destacadas diferentes: a) docente, b) I+D+i. 

1. Docente. La US cuenta actualmente con una oferta amplia de grados, másteres y programas de doctorado relacionados con la Microelectrónica, como se muestra a continuación. En particular, lleva impartiendo desde hace 16 años el único Máster Oficial en Microelectrónica existente hasta la fecha en nuestro país. Esta docencia se hace desde cuatro departamentos diferentes (Electrónica y Electromagnetismo, Tecnología Electrónica, Ingeniería Electrónica y Arquitectura y Tecnología de Computadores) y tres áreas de conocimiento (Electrónica, Tecnología Electrónica y Arquitectura y Tecnología de Computadores).

1. I+D+i. La investigación en microelectrónica se estructura en 7 grupos de investigación del catálogo de grupos del Plan Andaluz de Investigación, mostrados en la tabla junto a algunos indicadores.  

Como prueba de la excelencia investigadora, la US se encuentra entre las primeras instituciones de mundo en el Ranking de Shanghai en disciplinas directamente relacionadas con la microelectrónica. En particular: entre las 50 primeras en "Instruments Science and Technology" (2ª española), entre las 100 primeras en "Automation and Control" (1ª-2ª española), y entre las 150 primeras en "Electrical and Electronic Engineering" (2ª-3ª española).

Por último, la US es una de las universidades españolas con mayor nivel de transferencia tecnológica, superando los 10M€ en Microelectrónica en los último cinco años, destacando las 35 empresas surgidas de la US en el área de la Microelectrónica e Ingeniería Electrónica.

La actividad de I+D+i de la Universidad de Sevilla tiene sus principales infraestructuras en sus Servicios Generales de Investigación (técnicas de microanálisis, Rayos X, técnicas de radioisótopos, LSC, microscopía, ICP-OES, ICP-MS, espectrometría de masas, OSL/TLD, NMR, XPS), el Centro Nacional de Aceleradores (ICTS), así como en los laboratorios específicos en microelectrónica de sus distintos centros.

El área principal de especialización en microelectrónica es el diseño de circuitos integrados digitales, analógicos y de señal mixta en tecnología CMOS, así como su uso en diferentes contextos de aplicación tales como dispositivos biomédicos, comunicaciones inalámbricas, conversión de datos, sensores de visión inteligentes, control industrial y ambiental, ciberseguridad, inteligencia computacional, integración 3D, computación neuromórfica, dispositivos emergentes y tecnología espacial. Se implementan conceptos innovadores en silicio, integrados principalmente a través de Europractice y CMP, con integración de (micro)sistemas. Las infraestructuras facilitan las tareas de caracterización lógica, eléctrica, funcional, y térmica de circuitos integrados de señal mixta, de RF y optoelectrónica. En cuestiones de diseño, se dispone de sistemas informáticos, las herramientas de diseño y los kits de tecnologías de fabricación de circuitos integrados en tecnologías nanométricas, que resultan esenciales para llevar a cabo las numerosas actividades de diseño que se desarrollan en la US. Estas se traducen en 150 prototipos de ICs diseñados y fabricados en los últimos 20 años, ocupando el 2º puesto en el ranking de Europractice en cuanto a diseños integrados. 

a) Técnologos/ingenieros de procesos: 0

b) Investigadores: 100

c) Técnicos: 10

La Universidad de Sevilla (US) tiene sus raíces en el Colegio de Santa María de Jesús, fundado en 1505, que posteriormente se consolidó como universidad en el siglo XVI. Actualmente la US es la segunda universidad más grande de España en número de alumnos, erigiéndose como una de las instituciones educativas más emblemáticas de España, desempeñado un papel fundamental en la difusión y generación de conocimiento en diversas disciplinas.

La US cuenta en la actualidad con 32 Centros, constituidos en 19 Facultades, 6 Escuelas Técnicas Superiores, 5 Centros Adscritos, 1 Escuela Internacional de Posgrado y 1 Escuela Internacional de Doctorado. Durante el curso 2022-2023 la US ofreció 67 titulaciones de grado, 89 másteres universitarios, 32 programas de doctorado y 117 estudios de postgrado universitario. Se ha complementado la oferta con la posibilidad de cursar 23 itinerarios curriculares conducentes a la obtención de dobles titulaciones de grado y 16 para la obtención de dobles titulaciones de máster universitario. En total, la US acogió durante el curso 2023-2024 a casi 70.000 estudiantes. En cuanto a la internacionalización, cabe destacar que oferta 76 títulos internacionales y coordina la Universidad Europea Ulysseus. Como instrumentos motores de su actividad docente e investigadora, la US dispone del IV Plan Propio de Docencia y del VII Plan Propio de Investigación. 

La US posee una sólida reputación científica y una solvente cultura de investigación lo que le permite captar un importante volumen de fondos competitivos nacionales e internacionales y tener una alta productividad científica, a lo que se unen unas instalaciones científicas en sus servicios generales, grupos de investigación, instituto universitarios de investigación y centros mixtos del primer nivel mundial, con equipos en el estado del arte que aportan una enorme capacidad investigadora y de innovación para sus grupos de investigación. Posee además una contrastada excelencia científica y docente en el ámbito tecnológico y, más concretamente, en el campo de la microelectrónica. Sus resultados en innovación e investigación (U-ranking, 2022) la posicionan entre las tres mejores universidades españolas, siendo la primera respecto a los datos de innovación referidos a extensiones PCT, y la segunda respecto al número de patentes o al número de contratos de I+D; así como la segunda universidad española no politécnica en número de publicaciones científicas en el campo de las ingenierías (IUNE, 2022). La Tabla 1 muestra algunos indicadores de dicha excelencia, extraídos de la Memoria de la US 2022-23.

Por lo que se refiere a la producción científica, hay 4.420 documentos correspondientes a autores afiliados a la Universidad de Sevilla recogidos en la Web of Science y 4.569 en Scopus, en 2022.

Proyectos:

1. "Desarrollo de superficies inteligentes reconfigurables 3D para comunicaciones inalámbricas inteligentes y energéticamente sostenibles" Convocatoria 2021 Proyectos Estratégicos Orientados a la Transición Ecológica y a la Transición Digital. Ref: TED2021-129938B-I00 IP: Juan Francisco Valenzuela Valdés/María Encarnación Castillo Morales Duration: 01/12/2022 – 30/08/2025 Budget: 479.320,00 €
2. Reconf6G – "Electrónica reconfigurable para superficies inteligentes 6G" Convocatoria Proyectos de «Prueba de Concepto» 2023 (PERTE CHIP). Ref: PDC2023-145862-I00. IP: Pablo Padilla de la Torre/Juan F. Valenzuela Valdés. Duration: 01/01/2024 to 31/12/2025. Budget: 290.400,00 €
3. EPOCA – “Empowering Africa's Point of Care with Cutting-edge Graphene Biosensing for Rapid Detection and Interconnected Surveillance of Novel Ebola Virus Outbreaks. Ref. HORIZON-JU-RIA-101145795 IP: Francisco Gamiz, Period: 1-7-2024 / 30-6-202 Budget: € 2921005,00
4. FAMES. “ FD-SOI Pilot Line for Applications with embedded non-volatile Memories, RF, 3D integration and PMIC, to ensure European Sovereignty” Ref. HORIZON-JU-RIA 101182279 IP: Francisco Gamiz, Period: 1-11-2023 / 31-12-2030 Budget: 1000000,00€
5. Cátedra PERTE-CHIP “+QCHIP: Transformando La Industria De Semiconductores a Través De La Integración Monolítica de Circuitos CMOS Y Tecnologías Innovadoras “  Ref. TSI- -069100-2023-0003. I.P. Francisco Gamiz. Duracion: 1-9-2023 / 30-6-2027. Budget: 1.733.334,00€

Cinco artículos:

1. Navarro, C., Karg, S., Marquez, C., Navarro, S., Convertino, C., Zota, C., Czornomas, L. Gamiz, F.(2019). Capacitor-less dynamic random access memory based on a III–V transistor with a gate length of 14 nm. Nature Electronics, 2(9), 412-419. DOI:10.1038/s41928-019-0282-6
2. Marquez, C., Salazar,N., Gity, F., Navarro, C., Mirabelli, G., Galdon,J.C., Duffy, R., Navarro,S.,Hurley, P.K., Gamiz, F.(2020), "Investigating the transient response of Schottk barrier backgated MoS2 transistors," in 2D Materials, Institute of Physics, 7(2), 025040. DOI:10.1088/2053-1583/ab7628
3. Marquez, C., Navarro, C., Navarro, S., Padilla, J. L., Donetti, L., Sampedro, C., Galy, P., Kim, Y.T., & Gamiz, F. (2019). On the Low-Frequency Noise Characterization of Z2-FET Devices. IEEE Access, 7, 42551-42556, 2019 DOI:10.1109/ACCESS.2019.2907062
4. Lozano-Chamizo, L., Márquez, C., Marciello, M., Galdon, J. C., de la Fuente-Zapico, E., Martinez- Mazón, P., ... & Gamiz, F. (2024). High enhancement of sensitivity and reproducibility in labelfree SARS-CoV-2 detection with graphene field-effect transistor sensors through precise surface biofunctionalization control. Biosensors and Bioelectronics, 116040.
5. Donetti, L., Marquez, C., Navarro, C., Medina-Bailon, C., Padilla, J. L., Sampedro, C., & Gamiz, F. (2022). Towards a DFT-based layered model for TCAD simulations of MoS2. Solid-State Electronics, 197, 108437

El Centro de Investigación en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (CITIC), proporciona servicios instrumentales de investigación, y asesoramiento científico en el ámbito de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, en particular nanofabricación y nanoelectrónica, y en tecnologías inalámbricas; participa en cursos de especialización y en la enseñanza experimental de estudios universitarios; y presta servicios a otras instituciones públicas o a empresas de carácter público o privado.Todos los servicios ofertados por el CITIC-UGR se listan en el sitio web del centro junto con los precios públicos aprobado por el Consejo de Gobierno: https://citic.ugr.es/servicios/servicios-unidades

Sala Limpia de Nanoelectrónica.

Técnicas de procesado

• Deposición química en fase vapor (CVD)
• Oxidación en ambiente seco y húmedo, y recocido de muestras.
• Deposición de capas atómicas (ALD)
• Deposición de semiconductores o dieléctricos como MoS2, SiO2, Si3N4, Al2O3 y HfO2 por medio de ALD asistido con plasma (PE-ALD) y ALD térmico (para obleas de 100 y 200 mm de diámetro).
• Metalización. Deposición de películas delgadas con sistema de evaporación térmica (PVD) y haz de electrones (e-beam), para una amplia variedad de materiales: Au, Cr, Al2O3, Ni, W, Cu, SiO2, Al, Mo, MoO3, WO3, Pd, Ag, Ti, Sc, y Pt.
• Pulverización catódica (Sputtering) de materiales magnéticos.
• Litografía láser sin máscara de alta resolución con tamaños de haz desde 1 μm hasta 50 μm sobre superficies de hasta 5".
• Fabricación de máscaras litográficas.
• Litografía de contacto / proximidad con alineador de máscaras de contacto.
• Procesado y revelado de resinas.
• Litografía por haz de electrones e-beam (EBL).
• Corte preciso de obleas (Dicing). Corte de precisión con sierra de obleas de silicio de hasta 200 mm de diámetro.
• Encapsulado. Wire-bonding (Ball, edge)
• Tratamiento químico y mecánico
• Grabado iónico reactivo por plasma (RIE) con ataque de iones de Ar, O2, SF6 y CF4 .
• Ataques químicos en solución acuosa de una variedad de materiales: Cu, Al, Cr y Au.
• Caracterización estructural y microscopía
• Microscopía óptica.
• Microscopía electrónica en SEM.
• Caracterización EDX en SEM.
• Microscopía de Fuerza Atómica (AFM).
• Espectroscopía Raman.
• Caracterización eléctrica (sobre oblea de hasta 300 mm o encapsulada)
• Medidas de I-V y C-V.
• Medidas en función de temperatura.
• Medidas a alta frecuencia (RF).
• Caracterización de ruido (1/f).
• Caracterización dieléctrica de materiales.

Laboratorio de Tecnologías Inalámbricas:

Los servicios disponibles en el Laboratorio Singular SWT Lab, a partir de las infraestructuras disponibles en el laboratorio, son:

• Medidas de parámetros de dispersión
• Caracterización de antenas: diagramas de radiación, ganancia, directividad, ROE, etc. desde 10 GHz hasta 330 GHz.
• Medidas en cámara anecoica, banco óptico o cámara de rango compacto.
• Medida de dispositivos pasivos y activos de microondas (parámetros S), desde 100 MHz hasta 330 GHz.
• Caracterización electromagnética de materiales
• Medidas de las características complejas de los materiales (permeabilidad μ y permitividad ε) hasta 330 GHz.
• Medida o emulación de diferentes entornos de propagación
• Emulación de escenarios de comunicaciones basados en una caracterización empírica del comportamiento electromagnético del canal de propagación hasta 330 GHz.
• Medidas de compatibilidad electromagnética
• Precertificación EMC/EMI.
• Medida de eficiencia de apantallamiento de ondas

En el ámbito de la microelectrónica, las capacidades científico-técnicas del centro se agrupan principalmente en dos infraestructuras científicas principales:

Sala Limpia de Nanoelectrónica de la Universidad de Granada

La Sala Limpia de Nanoelectrónica es una infraestructura de 150 m² (ISO 6, ISO 7) diseñada para el procesamiento y fabricación en nanoelectrónica, nanotecnología y microfluídica. Está equipada con instalaciones avanzadas para fotolitografía óptica, escritura directa por láser y e-beam, así como para la síntesis y deposición de materiales innovadores. Entre las técnicas de grabado disponibles se encuentran el ataque por plasma de O2 o Ar y el grabado por Reactive-Ion-Etching (RIE) utilizando gases como SF6 y CF4. Recientemente se ha incorporado un sistema de grabado láser pulsado con dos fuentes láser de 532 nm y 355 nm, que permite grabar y recocer láminas delgadas de nuevos materiales con una resolución menor de 1 micra.

En cuanto a la deposición de capas, la sala dispone de varios sistemas avanzados, como el CVD (Chemical Vapor Deposition) para dieléctricos y materiales bidimensionales (grafeno, TMDs, y óxidos metálicos), y el ALD (Atomic Layer Deposition) para la deposición de materiales como MoS₂, WS₂, HfO₂ y Si₃N₄ en obleas de hasta 200 mm. Además, cuenta con sistemas PVD (Physical Vapor Deposition) para la deposición de metales por evaporación térmica y evaporación por haces de electrones. También se incluyen sistemas de spin-coating, spray-coating y roll-coating para la deposición de láminas de dieléctricos y polímeros. Próximamente se instalará una impresora inkjet para la deposición de materiales funcionales con alta precisión, ideal para la fabricación de dispositivos electrónicos complejos.

Complementando las herramientas de fabricación, la sala dispone de una impresora 3D de resina con tecnología DLP (Digital Light Processing) para el prototipado rápido de chips microfluídicos con una resolución de 30 micras en XY y 1 micra en Z.

Para la caracterización de materiales, la sala cuenta con un microscopio electrónico de barrido (SEM) con columna de electrones termoiónica, que ofrece imágenes de alta resolución (hasta 3 nm) y análisis elemental gracias a un espectrómetro de energía dispersiva de rayos X (EDS). Además, incorpora la capacidad de operar en modo de bajo vacío, permitiendo el análisis de muestras no conductoras sin necesidad de recubrimientos conductivos.

La sala de litografía, de 30 m² (ISO 6), separada de la sala principal para evitar contaminación lumínica, está equipada para litografía óptica convencional y escritura directa por láser. Para litografía óptica se cuenta con un alineador de máscaras de alta precisión, capaz de alinear máscaras de fotolitografía con sustratos con una precisión submicrométrica. El sistema soporta sustratos de hasta 4 pulgadas y máscaras de hasta 5 pulgadas, siendo ideal para la producción de semiconductores y MEMS. El sistema de escritura directa por láser utiliza un láser UV de 375 nm para crear patrones precisos en materiales fotosensibles, alcanzando resoluciones de hasta 0,6 micras en áreas de hasta 600 x 600 mm. Este sistema es compatible con una amplia gama de sustratos y permite la fabricación directa de máscaras litográficas.

En el laboratorio contiguo, de 60 m², se realizan caracterizaciones eléctricas y estructurales de materiales y dispositivos electrónicos. Se dispone de microscopios ópticos de alta resolución, un microscopio de fuerza atómica (AFM) con técnicas avanzadas de análisis topográfico, eléctrico (KPFM, CAFM) y magnético, y un microscopio confocal para espectroscopía Raman, útil para el análisis químico no destructivo. También se emplea para estudios de fotoluminiscencia y electroluminiscencia en dispositivos semiconductores.

Para la caracterización eléctrica se utilizan mesas de puntas semiautomáticas (ProbeStation Suss P300) para medir obleas de hasta 300 mm, y una mesa criogénica para medidas a temperaturas de hasta LHe2 y LN2, con capacidad para campos magnéticos de hasta 0,3T. También se dispone de analizadores de redes (67 GHz), analizadores de parámetros de semiconductores, osciloscopios digitales, analizadores de impedancias y generadores de pulso, entre otros equipos. Se disponen de sistemas para el cort de bleas (dicing machine) y encapsulado (die and wire bonding).

La Sala Limpia cuenta con un técnico especializado que gestiona los equipos y procesos. El mantenimiento anual, validación y certificación de la sala se realiza por empresas certificadoras especializadas., con controles semestrales. Además, se realizan controles trimestrales por parte de la Unidad de Calidad Ambiental y la Unidad de Riesgos Laborales de la UGR.

Laboratorio de Tecnologías Inalámbricas Inteligentes.

1. Medida de parámetros característicos de antenas:

El laboratorio cuenta con una cámara anecoica 5x3x3.5m para medir antenas en el rango de 10 a 330 GHz, con sistemas automatizados para realizar mediciones en configuraciones plana, cilíndrica y esférica. Permite obtener diagramas de radiación, ganancia, directividad y otros parámetros importantes como la adaptación (S11). Además, dispone de un sistema CATR con cuatro reflectores y un banco cuasi-óptico para caracterización precisa de dispositivos radiantes. La infraestructura fue diseñada íntegramente por el laboratorio, único en Andalucía en cubrir la banda completa de ondas milimétricas. Se prevé la ampliación del rango de frecuencia hasta 500 GHz con nuevos conversores de frecuencia.

2. Caracterización electromagnética de materiales:

El laboratorio ofrece servicios de caracterización de propiedades electromagnéticas de materiales hasta 330 GHz, utilizando analizadores de redes vectoriales y sistemas de medida milimétrica sobre una mesa óptica antivibración. También se realizan mediciones en guías de onda. Se planea la adquisición de equipos adicionales para caracterizar materiales magnéticos, aumentando la capacidad de análisis en sectores como defensa y electrónica.

3. Caracterización de escenarios de comunicaciones:

El laboratorio proporciona servicios de emulación de escenarios de comunicaciones en frecuencias de 30 a 330 GHz, con la posibilidad de expandir a 500 GHz. Utiliza sistemas en el dominio de la frecuencia (VNA) y tiempo (generadores de señal y analizadores de espectro). Se planea la adquisición de generadores y analizadores avanzados para cubrir hasta 330 GHz, lo que permitirá emular con precisión diversos escenarios de propagación.

4. Compatibilidad electromagnética (EMC) y medidas EMI:

El laboratorio ofrece servicios de pre-certificación EMC con una cámara anecoica conforme a CISPR 25 y analizadores de espectro hasta 67 GHz. Permite evaluar la emisión e inmunidad electromagnética de dispositivos electrónicos, trabajando con empresas en sectores como automoción y dispositivos de radiofrecuencia.

a) Numero de tecnólogos/ingenieros: 4

b) Número de investigadores: 10

c) Número de técnicos: 3

La Universidad de Granada (UGR), fundada en 1531, es una de las instituciones académicas más prestigiosas y antiguas de España. Con una rica historia de casi cinco siglos, se ha consolidado como un referente en educación superior, investigación y transferencia de conocimiento a nivel nacional e internacional. La UGR ofrece una amplia gama de programas académicos en todas las áreas del conocimiento y cuenta con una comunidad diversa de más de 60,000 estudiantes y 6,000 profesores e investigadores. Su compromiso con la excelencia académica, la innovación y el desarrollo sostenible la posiciona entre las mejores universidades de Europa, promoviendo un entorno de aprendizaje dinámico y multicultural en sus campus de Granada, Ceuta y Melilla.

En el ámbito de la microelectrónica, la Universidad de Granada destaca por su labor pionera en investigación y desarrollo, colaborando con centros de competencia y empresas líderes del sector para impulsar la innovación tecnológica y contribuir al avance de la industria de los semiconductores. Dicha labor se desarrolla principalmente en el Centro de Investigación en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones de la Universidad de Granada (CITIC-UGR) que se concibe como un centro de referencia a nivel internacional en el ámbito de las TIC, capaz de afrontar relevantes desafíos científico-tecnológicos; transferir conocimiento al sector productivo y formar investigadores que sean motores de crecimiento socio-económico en torno a las nuevas tecnologías. Vinculado al centro, se imparte un Programa de Doctorado especializado en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (https://citic.ugr.es)

Las líneas de investigación del centro cubren un amplio espectro dentro de las TIC que pueden incluirse en los siguientes campos: Ingeniería de Materiales inteligentes, Nanoelectrónica y Nanotecnología, Electrónica analógica, Sensores, Internet de lacosas (IoT), e-Health, Reconocimiento de Imágenes, Sistemas de Control, Sistemas de Soporte a Decisiones, Optimización, Procesamiento de Señales, Tecnologías inalámbricas inteligentes, entre otros.

El Laboratorio de Nanoelectrónica de la UGR es miembro del Instituto Sinano. El instituto Sinano elabora un listado de los equipamientos y servicios ofertados por sus miembros y que publicita en la web del instituto y en material promocional que se distribuye por toda Europa.

Proyectos:

1. Network Solution for Exascale Architectures (RED-SEA), funded by the European Commission (H2020) and Spanish Ministry of Ciencia e Innovación (Id: 955776). PI: Pedro J. García García. From 01-04-2021 to 30-05-2024. Amount: 335.589,00€.

2. Development and improvement of applications, services, and infrastructures in HPC and Data Centers, funded by MCIU/AEI/10.13039/501100011033/ and European Union, FEDER funds (Id: PID2021-123627OB-C52). PI1: Pedro Ángel Cuenca Castillo; IP2: Francisco José Alfaro Cortés. From 1/09/2022 to 31-08-2025. Amount: 363.000,00€.

3. Highly Energy-Efficiency Datacenter Interconnection Networks. (HEEDIN) Proyecto TED2021-130233B-C31 financiado por MICIU/AEI/10.13039/501100011033 y por la Unión Europea NextGenertionEU/PRTRRED-SEA. IP1: Francisco José Quiles Flor; IP2: José Luis Sánchez García. From 1/12/2022 to 31/08/2025. Amount: 238.395,00€.

4. Technical Association between the ATLAS experiment of CERN and the RAAP group of UCLM. IP1: Pedro Javier García García; IP2: Jesús Escudero Sahuquillo. From 14- 10-2019 to 31-12-2025.

5. Cátedra Chip UCLM: Microelectronic Systems Design based on Open Architectures (DMA2). Proyecto TSI-069100-2023-0014, financiado por el Ministerio para la Transformación Digital y de la Función Pública (Fondos Next Generation). IP: Juan Carlos López López. Desde 27/05/2024 hasta 30/06/2026. Importe: 1.119.024,47 €

Cinco artículos:

1. Jose Rocher-Gonzalez, Jesús Escudero-Sahuquillo, Pedro Javier García, Francisco
J. Quiles, José Duato: A smart and novel approach for managing incast and in-network congestion through adaptive routing. Future Gener. Comput. Syst. 159: 27-38 (2024).

2. Francisco J. Andújar, Salvador Coll, Marina Alonso, Juan-Miguel Martínez, Pedro López, José L. Sánchez, Francisco J. Alfaro: Energy-efficient HPC network topologies with on/off links. Future Gener. Comput. Syst. 139: 126-138 (2023).

3. Alberto Cascajo, Gabriel Gomez-Lopez, Jesús Escudero-Sahuquillo, Pedro Javier García, David E. Singh, Francisco J. Alfaro-Cortés, Francisco J. Quiles, Jesús Carretero: Monitoring InfiniBand Networks to React Efficiently to Congestion. IEEE Micro 43(2): 120-130 (2023).

4. German Maglione Mathey, Jesús Escudero-Sahuquillo, Pedro Javier García, Francisco J. Quiles, Eitan Zahavi: Leveraging InfiniBand controller to configure deadlock-free routing engines for Dragonflies. J. Parallel Distributed Comput. 147: 16- 33 (2021).

5. Juan-José Crespo, José L. Sánchez, Francisco J. Alfaro-Cortés, José Flich, José Duato: UPR: deadlock-free dynamic network reconfiguration by exploiting channel dependency graph compatibility. J. Supercomput. 77(11): 12826-12856 (2021).

a) The Galgo supercomputer is made of three groups of nodes. Galgo #1 and #2 groups with 105 computing nodes, 64 nodes of 32 GB of RAM, 2 Intel Xeon E5450 3.00GHz, 4 cores per processor, with a total of 8 cores per node, and 48 nodes of 64 Gigas of RAM with 2 Intel Xeon E5-2650 processors. Galgo group #3 (Upgrade) with 2 nodes 512 GB of RAM with 2 Intel Xeon Gold 5218 processors CPU @ 2.30GHz 16 cores, with a total of 32 cores per node, 1 node 768 Gigas of RAM with 2 Intel Xeon Gold 6338 processors CPU @ 2.00GHz 32 cores, with a total of 64 cores per node, and 1 experimental node with Nvidia RTX3090 GPU, 32 GB Intel Core i7-3930K CPU @ 3.20GHz 6 cores. This cluster is under production and its resources can be booked using Slurm.

b) The CELLIA supercomputer is made of 64 servers (736 cores), plus 22.4 TB of NVMe storage and 4.3 TB of RAM connected via an InfiniBand and a GigaEthernet network. This cluster is not in production and can be used for research purposes. It uses Slurm as a resource manager.

c) CELLIA-FPGA cluster. This a new upgrade to the CELLIA cluster, where 10 server nodes are installed with 10 FPGA Xinlinx Varium C1100. These new resources will allow CELLIA users to build prototypes using low-level designs. The FPGA cluster will be offered as a resource for this project.

Inside the UCLM, the researchers involved in this project belong to the Albacete Research Institute of Informatics (I3A). More specifically, they belong to the largest group of the six in the I3A research institute: the “High-Performance Architectures and Networks” (RAAP) group. The RAAP group counts with the required infrastructures for providing an excellent environment to conduct basic and applied research. During the last five years, the RAAP group has published 70 papers in high- interest journals and 75 peer-reviewed papers in international conferences, been involved in 16 national and international research projects, some of them developed in collaboration with different companies, research centers, and universities with financing amounting to 2.5 M€. One of the main research lines of the RAAP group, developed during the last 25 years, consists of improving the performance of the interconnection networks of High-Performance parallel systems, through the proposals of modifications and extensions to their architecture. Recently, the RAAP group has achieved a grant funded by the PERTE chip of Spain (under the “Catedras chip” programme), to develop and transfer knowledge and technologies that enable the design of smarter microelectronic systems based on open specifications. In addition, the group has great expertise in developing network simulators. Moreover, the group has also achieved wide experience in the dissemination of results of R&D projects both at the national and international levels, not only through publications but also through the organization of scientific workshops, summer schools, press releases, etc.

The UCLM will contribute to the MicroNanoSpain project, mainly in the design and training domains. First, regarding the design experience, the group’s expertise is being developed in the framework of the Spanish project “Microelectronic Systems Design based on Open Architectures” (DMA2), focused on the design of a highly efficient, flexible and adaptable multi-core processor architecture based on the RISC-V core with extensions and accelerators for compute-intensive applications and native integration of field communication protocols. Regarding the training domain, the UCLM group has recently developed a master’s program on “Microelectronic Systems Based on Open Architectures”, whose main focus is a) to contribute to the creation of an education, training, and capacity-building network to strengthen the microelectronic sector human capital, and b) to provide an overview with a set of broad thematic areas, which facilitates the training of this type of graduates for their employability in the microelectronics sector. This master's degree includes the direct participation of companies, both in aspects related to the provision of training and transmission of their knowledge and experience, as well as in providing practical use cases that can be applied to the development of the final projects.

Proyectos:

1. Título del proyecto: Desarrollo, integración y evaluación de materiales ópticamente activos en células solares basadas en perovskitas (01/01/24 - 30/06/25). Entidad financiadora: UNIVERSIDAD REY JUAN CARLOS. 2023/SOLCON-131819, cuantía financiación: 11000 €. Investigador/es principal/es: Beatriz Romero Herrero y Diego Martín Martín.
2. Título del proyecto: Desarrollo Avanzado de Nanofiltros y Metasuperficies aplicados a células solares de Perovskita (01/12/22 – 30/11/2024). Entidad financiadora: Agencia Estatal De Investigación (TED2021-131807A-I00). Cuantía financiación: 110.055,00 €. Investigadores principales: Gonzalo del Pozo Melero y Alexander Cuadrado Conde.
3. Título del proyecto: Avances en el modelado e interpretación física de la fenomenología anómala en células solares de perovskita (01/01/23 - 30/06/24). Entidad financiadora: Universidad Rey Juan Carlos. Cuantía financiación: 7102,73 € Investigador principal: Enrique Hernández Balaguera.
4. Título del proyecto: Células solares de 3º generación de alta eficiencia y estabilidad (01/01/20 - 30/06/22). Entidad financiadora: COMUNIDAD DE MADRID. Cuantía financiación: 39.789,48 €. Investigador principal: Gonzalo del Pozo Melero.
5. Título del proyecto: Células fotovoltaicas de tercera generación basadas en semiconductores orgánicos avanzados perovskitas híbridas en estructuras multiunión (01/01/22- 30/06/23). Entidad financiadora: Universidad Rey Juan Carlos. Cuantía financiación: 11607,75 €. Investigadoras principales: Belén Arredondo Conchillo y Beatriz Romero Herrero.

Artículos:

1. José Carlos Pérez-Martínez, Diego Martín-Martín, Belén Arredondo and Beatriz Romero, Unraveling Conductive Filament Formation in High Performance Halide Perovskite Memristor, Advanced Electronic Materials, 2400067, July, (2024), https://doi.org/10.1002/aelm.202400067.
2. Enrique H. Balaguera and Juan Bisquert, Accelerating the Assessment of Hysteresis in Perovskite Solar Cells, ACS Energy Letters 9, 478-486 (2024), https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c02779.
3. Mari Carmen López-González, Gonzalo del Pozo, Belén Arredondo, Silvia Delgado, Diego Martín-Martín, Marina García-Pardo, Beatriz Romero, Temperature behaviour of mixed-cation mixed-halide perovskite solar cells. Analysis of recombination mechanisms and ion migration, Organic Electronics, Volume 120, 2023, 106843, https://doi.org/10.1016/j.orgel.2023.106843
4. José Carlos Pérez-Martínez, Diego Martín-Martín, Gonzalo del Pozo, Belén Arredondo, Antonio Guerrero and Beatriz Romero, Impact of Scan Rate and Mobile Ion Concentration on the Anomalous J-V Curves of Metal Halide Perovskite-Based Memristors, IEEE Electron Device Letters, vol. 44, no. 8, pp. 1276-1279, Aug. 2023, https://doi.org/10.1109/LED.2023.3288298.
5. Beatriz Romero, Silvia Delgado, Damian Glowienka, Chen-Tsung Chang, Gonzalo del Pozo, Belén Arredondo, Diego Martín-Martín, Pedro Contreras, Yulia Galagan, Highly stable CsFAPbIBr perovskite solar cells with dominant bulk recombination at real operating temperatures, Sustainable Energy & Fuels, 2023, 7, 2146-2152 , https://doi.org/10.1039/D2SE01766K.

CandeLAB presta servicios relacionados con la fabricación y caracterización electroóptica de dispositivos optoelectrónicos y fotovoltaicos:

• Tratamiento térmico y secado de materiales hasta 1100 ºC.
• Depósito de capas delgadas por spin-coating en atmósfera inerte.
• Depósito de capas de delgadas por spray-pirólisis.
• Caracterización de espesores de capa delgada.
• Evaporación de metales por efecto Joule en alto vacío.
• Fabricación en atmósfera inerte de dispositivos: diodos emisores de luz, células solares y fotodetectores orgánicos e híbridos.
• Caracterización eléctrica DC de dispositivos electrónicos.
• Medida de impedancias de dispositivos electrónicos entre 1mHz y 1MHz.
• Caracterización eléctrica en DC y AC con iluminación a diferentes longitudes de onda de dispositivos electrónicos.
• Caracterización eléctrica en DC y medida de impedancias de dispositivos electrónicos en un rango de temperatura de ─40 ºC a 90 ºC.
• Medida automatizada de la curva I-V de células solares bajo protocolo de degradación ISOS-DI (indoor).
• Medida automatizada de la curva I-V de células solares en seguidor solar bajo protocolo de degradación ISOS-O2 (outdoor) con monitorización de condiciones ambientales (temperatura, irradiancia, humedad, etc).
• Caracterización radiométrica de dispositivos. Medida de la radiancia, luminancia, espectro de emisión, coordenadas de color en el rango visible (de 380 nm a 780 nm).
• Servicio de modelado, simulación numérica y optimización de dispositivos optoelectrónicos y fotovoltaicos mediante herramientas TCAD.

El laboratorio CandeLAB posee dos unidades diferenciadas: 

En la Unidad de Fabricación se ofertan servicios de depósito de capa delgada mediante técnicas de spin-coating y spray pirólisis, evaporación de metales por efecto Joule y fabricación de dispositivos en atmósfera inerte, gracias al uso de dos cajas de guantes, con niveles de O2 y H2O de menos de 1 ppm.

En la Unidad de Caracterización se oferta la medida de espesores de capa delgada (a partir de 10 nm), medida de la característica I-V y espectroscopía de impedancias (en el rango de frecuencias entre 1mHz-1MHz). Asimismo, se dispone de un servicio de caracterización de la degradación de células solares (medida automatizada de la curva I-V y de los parámetros de la célula) bajo protocolo ISOS-O2 (outdoor) con monitorización de condiciones ambientales (temperatura, irradiancia, humedad, etc) e indoor, bajo simulador solar.

Finalmente, se oferta un servicio de modelado, simulación numérica y optimización de dispositivos optoelectrónicos y fotovoltaicos mediante herramientas TCAD (Silvaco, COMSOL).

Proyectos

1. KDPOF SL: Creación de una IP de verificación (VIP) UVM para validar encapsulación/desencapsulación eDP sobre Ethernet (Art. 60) 
2. INDRA: contrato marco FOR THE PROVISION OF CERTAIN SERVICES REGARDING THE PHASE 1B FOR THE NGWS/FCAS PROGRAM (liderado por UCM) (Art. 60)
3. "p-n Heterojunctions of Emergent Wide band gap Oxides for self-powered UVC sensing". HEWOX. PCI2023-143388 M-era.net project 31/12/2022-30/12/2026. IP UCM: B. Méndez (UCM); Partners: Nanovation (Francia), Technical University Dresden (Germany) 
4. “SINERGIAS DE FUNCIONALIZACION POR LASER E HIPERDOPADO PARA DISPOSITIVOS ESPECTRALMENTE SELECTIVOS” PID2023-14817OB-C21. IP UCM: D. Pastor.
5. “HACIA RUTAS DE PRODUCCION MAS SOSTENIBLES PARA LA FABRICACION DE NUEVAS CELULAS TOPCON HIBRIDAS” PID2023-149369OB-C21. IPs UCM: E. García-Hemme, R. García Hernansanz. 

Artículos:

1. F. Tena, O. Garnica, J. L. Davila and J. I. Hidalgo, "An LSTM-based Neural Network Wearable System for Blood Glucose Prediction in People with Diabetes," in IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, doi: 10.1109/JBHI.2023.3300511
2. G. C. Vásquez, M. E. Bathen, A. Galeckas, C. Bazioti, K. M.  Johansen, D. Maestre, A. Cremades, Ø. Prytz, A. M. Moe, A. Kuznetsov, L. Vines  “Strain modulation of emission from Si vacancies embedded in SiC micro- and nanoparticles”, Nanoletters, 20, 12, 8689-8695 (2020)
3. E. García-Hemme, D. Caudevilla, S. Algaidy, F. Pérez-Zenteno, R. García-Hernansanz, J. Olea, D. Pastor, A. del Prado, E. San Andrés, I. Mártil, G. González-Díaz. “On the Optoelectronic Mechanisms Ruling Ti-hyperdoped Si Photodiodes”. Advanced Electronic Materials (2021) 2100788. https://doi.org/10.1002/aelm.202100788
4. A. Vázquez-López, R Martínez-Casado, A Cremades, D Maestre "Effect of Li-doping on the optoelectronic properties and stability of tin (II) oxide (SnO) nanostructures" Journal of Alloys and Compounds 959, 170490 (2023).
5. S. Algaidy, D. Caudevilla, F. Perez-Zenteno, R. García-Hernansanz, E. García-Hemme, J. Olea, E. San Andres, S. Duarte-Cano, J. Siegel, J. Gonzalo, D. Pastor and A. del Prado, “High-quality single-crystalline epitaxial regrowth on pulsed laser melting of Ti implanted GaAs”, Materials Science in Semiconductor Processing 153, 107191 (2023). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2022.107191

• Flujo de diseño de circuitos integrados: descripción RTL en HDL (VHDL, Systemverilog), síntesis, Layout, Place&Route, STA. Verificacion de CI con metodologia UVM. 
• Implantación iónica: IBS modelo IMC 200 (Rango de temperatura: desde 77 K a 400 ºC, 20 keV a 180 keV, hasta 4 in de diámetro de muestra.
• Litografía de contacto/proximidad con resolución de 1 µm. Equipo Karl-Süss MJB-3. Ubicada en sala limpia clase 100.
• Tratamientos térmicos rápidos (RTA), con rampas de subida de 150ºC/s hasta temperaturas de 1200 ºC. Equipos: Modular Process TEchnology RTP600S y AET ADDAX RM.
• Evaporación por haz de electrones y efecto Joule, con posibilidad de realizar capas de 4 metales. (Equipo ubicado en sala limpia clase 1000).
• Depósito de compuestos de Si, O y N mediante ECR-CVD. Fuente de plasma Astex 4500. (Equipo ubicado en sala limpia clase 1000).
• Microscopía electrónica: JEOL ARM200cF (Cañón “Cold FEG”, 80 kV a 200 kV,Resolución en energía 0.3 eV (a 200 kV), resolución modo TEM 0,2 nm, modo STEM 0,08 nm, Filtro de imagen por energía (EFTEM), Espectroscopia de pérdida de energía de electrones (EELS) con sistema DualEELS, sistema STEMx de detección 4D, sistema de microanálisis por dispersión de energía sin nitrógeno líquido), JEOL GRANDARM (cañón “cold FEG”, 60 - 300 kV, corrector de aberración esférica de la lente objetivo. Unidad de barrido en transmisión (STEM) y detectores DF/BF/LADF, resolución TEM 0.05 nm y STEM 0,136 nm, detector de XEDS con 100 mm2 de área activa, espectrómetro EELS Enfinium)
• Difracción de rayos X en monocristal (a temperatura ambietne y a baja temperatura), en policristal (convencional, incidencia rasante, polvo, en reflexión y transmisión), Entre otros equipos, se dispone de 9 difractrómetros.
• Medidas de fluorescencia de Rayos X (incluyendo análisis cuantitativo y de elementos traza).
• Espectroscopía de masas: 6 espectrómetros de masas acoplados a sistemas cromatográficos de gases y líquidos (HCT Ultara, 5975C, 7000D, etc.). La instrumentación del centro abarca un amplio rango de analizadores, sistemas de ionización y sistemas cromatográficos, lo que permite la identificación y/o determinación de analitos de diferente naturaleza en distintos tipos de matrices.
• Elipsometría, espectroscopía de correlación fotónica, espectroscopía infrarroja, espectroscopía Raman. 
• Aplicaciones de los láseres ultrarrápidos: ablación láser, desorción/ionización láser, MALDI de muestras sólidas con espectroscopía de masas por tiempo de vuelo, espectroscopía de plasmas inducidos por láser (LIBS), fotoluminiscencia, microprocesado de materiales mediante láser pulsado, etc.

Las tarifas están disponibles en la página web de la UCM, en la sección de CAIs (cai.ucm.es).

En la Universidad Complutense de Madrid trabajan gran cantidad de grupos de investigación en el ámbito de la tecnología electrónica y el diseño electrónico. En particular, en el ámbito del diseño hay experiencia en diseño de circuitos integrados y FPGA de RISC-V, filtros digitales, aceleradores hardware de IA, algoritmos bioinspirados y dispositivos wearables. Se dispone de FPGAs Virtex-7 y tarjetas Alveo U50 y U250. Licencias de Vitis y Vivado, QuestaSim, HDL Designer y todo el flujo de diseño back-end de Cadence.

Además, existen los Centros de Asistencia a la Investigación, que se encargan de dar apoyo y servicio a los grupos de investigación. Las unidades que pueden ofrecer estas tecnologías como servicio son las siguientes:

• La unidad de Implantación Iónica del CAI de Técnicas Físicas.
• La ICTS de Microscopía
• La unidad de difracción de rayos X
• La unidad de espectroscopía de masas
• El centro de espectroscopía y correlación
• La unidad de láseres ultrarrápidos

Todas estas unidades están localizadas el campus de Moncloa de la UCM, distribuidas entre la facultad de CC. Físicas y la facultad de CC. Químicas.

La Universidad Complutense de Madrid tiene un total de 6.975 profesores con tareas docentes e investigadoras. Adicionalmente trabajan 1.557 investigadores contratados, dedicados exclusivamente a la investigación. 

Los CAIs detallados cuentan con unos 30 técnicos que se encargan del mantenimiento y uso de los equipos, así como de dar servicio a la comunidad investigadora.

Es una institución pública de educación superior, donde se realiza también investigación multidisciplinar, en particular en los campos de la tecnología electrónica, los semiconductores, los materiales y el diseño electrónico. Es miembro de la alianza UNA Europa, compuesta por 11 universidades europeas, que suman un total de 500.000 estudiantes y casi 100.000 personas en plantilla.

Proyectos:
1. Design and Development of New High-Performance Components for High-Frequency Communication Systems. 01/09/2023 - 31/08/2026 – Agencia Estatal de Investigación (AEI): PID2022-136590OB-C42.
2. Circuitos eficientes en energía y ancho de banda para algoritmos de aprendizaje máquina. 01/09/2022 – 31/08/2025 – AEI: PID2021-128009OB-C33.
3. Green and efficient technologies for advanced telecommunication systems. 01/06/2020 – 31/05/2023 – AEI: PID2019-103982RB-C42.
4. Aceleradores hardware para redes de aprendizaje profundo de bajo consumo en SoC. 01/01/2019 – 31/12/2021. AEI: RTI2018-097088-B-C33.
5. Análisis y diseño de nuevos componentes en microondas y milimétricas para comunicaciones por satélite. 30/12/2016 – 29/12/2019. AEI: TEC2016-75934-C4-4-R.

Cinco artículos:
1. A real-time and energy-efficient SRAM with mixed-signal in-memory computing near CMOS sensors (doi:10.1007/s11554-024-01520-x). Journal of real-Time Image processing, 2024.
2. Accelerated Simulation of Passive Analog Circuits Over GPU Using Explicit Integration Methods (doi: 10.1007/s00034-024-02780-5). Circuit, Systems and Signal processing, 2024.
3. Narrowband and wideband bandpass filters based on empty substrate integrated waveguide loaded with dielectric elements (doi: 10.1109/ACCESS.2021.3060516). IEEE Access, 2021.
4. Design of high-performance microstrip and coplanar low-pass filters based on electromagnetic bandgap (EBG) structures (doi: 10.1016/j.aeue.2020.153311). AEÜ International Journal of Electronics and Communications, 2020.
5. Compact bandstop half-mode substrate integrated waveguide filter based on a broadside-coupled open split-ring resonator (doi: 10.1109/TMTT.2018.2833483). IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2018.

1. Laboratorio de fabricación: Dispone de 3 microfresadoras para PCB (LPKF C60, LPKF Protolaser S200 y Voltera V) y dos impresoras 3D (ABS, SLA estereolitografía).
2. Laboratorio de caracterización eléctrica, electromagnética y de fotónica: Dispone de una estación de puntas Cascade Summit 9000 equipada con microscopio Nikon, transiciones microstrip y coplanar hasta 40 GHz (Anritsu 3680K), un analizador de redes Agilent E5070 hasta 3 GHz, un analizador R&S ZVA67 (10 MHz – 170 GHz), sondas coaxiales para la caracterización electromagnéticas de materiales (Agilent 85070), mesa óptica antivibratoria, monocromador, amplificador lock-in, microscopio Leica DM4000 y un espectrómetro de THz (Menlo).
3. Laboratorio de diseño microelectrónico y RF/microondas: Dispone de estaciones de trabajo y licencias para entornos de diseño para el desarrollo y síntesis de circuitos electrónicos integrados (Cadence) y de alta frecuencia (Ansys, CST). Cuenta también con instrumentación para la caracterización de circuitos programables y circuitos ASIC de señal mixta hasta 200 MS/s.

La Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) cuenta con experiencia en espectroscopía de THz, caracterización y diseño de dispositivos pasivos de RF/microondas, y diseño de circuitos electrónicos y microelectrónicos.
La técnica de espectroscopía de THz utiliza ondas electromagnéticas de frecuencia de THz para determinar parámetros físicos (tales como las constantes ópticas o dieléctricas) de un material en este rango de frecuencias o analizar fenómenos ultrarrápidos que pueden suceder cuando el material es excitado con pulsos ultracortos. Se trata de una técnica no-destructiva que se basa en la interacción entre el material y las ondas electromagnéticas en el rango de frecuencias de THz, intermedias entre las microondas y la región óptica del espectro. También puede utilizarse para estudiar la respuesta de un dispositivo, tal como por ejemplo un dispositivo de telecomunicaciones como un filtro o una guía, a este tipo de ondas. Esta técnica tiene numerosas aplicaciones en ciencia y tecnología, particularmente en los siguientes campos:
- Semiconductores y Microelectrónica: estudio de procesos ultrarrápidos en nuevos materiales semiconductores para su aplicación en dispositivos microelectrónicos y fotónicos
- Telecomunicaciones: dispositivos de telecomunicaciones en bandas de THz para 6G y otras aplicaciones (por ejemplo, comunicaciones espaciales).
- Biomedicina y biotecnología: identificación de substancias por su huella espectral (bandas o líneas de absorción) en el rango de los THz. Imagen biomédica en THz.
En la UPCT hemos desarrollado capacidades de caracterización de materiales y de dispositivos pasivos de RF/microondas, principalmente filtros, utilizando diversas tecnologías tales como planar, guía rectangular, substrate integrated waveguide (SIW) y gap waveguide (GW). Los diseños pueden ser tradicionales o estructuras de metamateriales para conseguir dimensiones más compactas, nuevas funcionalidades y mayores prestaciones.
También, nos hemos centrado en el diseño de circuitos electrónicos y microelectrónicos para procesamiento de señales y en particular para sistemas de visión por computador sujetos a especificaciones restrictivas de bajo consumo, recursos computacionales u operación en tiempo real. Las tecnologías objetivo sobre las que se implementan estos diseños abarcan computadores compactos de bajo costo, circuitos programables reconfigurables y circuitos integrados de aplicación específica (ASIC) sobre tecnologías CMOS estándar.

Proyectos:

1. Prototipo de una Unidad Coma-Flotante HUB en una Plataforma RISC-V, 01/01/2024 – 31/12/2025, AEI PDC2023-145800-I00, IPs: Oscar Plata, Emilio L. Zapata
2. Arquitecturas y Programación Avanzadas para Aplicaciones Intensivas en Datos, 01/09/2023 – 31/08/2026, AEI PID2022-136575OB-I00, IPs: Oscar Plata, Emilio L. Zapata
3. Optimización y Co-Diseño HW-SW de Aplicaciones Basadas en Series Temporales para Dispositivos Empotrados IoT de Ultra-Baja Potencia, 01/12/2022 – 30/11/2024, AEI TED2021-131527B-I00, IPs: Angeles Navarro, Rafael Asenjo
4. Computación Intensiva en Datos Energéticamente Eficiente y de Altas Prestaciones, 01/06/2020 – 31/05/2023, AEI PID2019-105396RB-I00, IPs: Oscar Plata, Emilio L. Zapata
5. Diseño de Arquitecturas Centradas en Memoria para Aplicaciones de Big Data, 01/01/2020 – 31/12/2022, JA P18-FR-3433, IP: Oscar Plata

Publicaciones:

1. CPU and GPU Oriented Optimizations for LiDAR Data Processing, Journal of Computational Science, 79, July 2024, 102317
2. Advanced Quantization Schemes to Increase Accuracy, Reduce Area, and Lower Power Consumption in FFT Architectures, IEEE Transactions on Circuits and Systems I, July 2024
3. MATSA: An MRAM-Based Energy-Efficient Accelerator for Time Series Analysis, IEEE Access, 12, March 2024, 36727 – 36742
4. HUB Meets Posit: Arithmetic Units Implementation, IEEE Transactions on Circuits and Systems II, 71, 1, January 2024, 440-444
5. Time Series Analysis Acceleration with Advanced Vectorization Extensions, The Journal of Supercomputing 79 (9), February 2023, 10178-10207

El SCAI de la UMA ofrece los siguientes servicios relacionados con la microelectrónica:

1. El servicio de difracción de rayos-X posee equipamiento para evaluar las fases cristalinas presentes en cualquier tipo de material sólido, así como determinar su estructura cristalina. Permite obtener imágenes 3D de alto contraste y resolución submicrométrica (<500 nm). El laboratorio dispone de 3 difractómetros de polvo (con cargador de muestras automático) y un difractómetro polivalente para la medida de láminas delgadas.
2. El servicio de espectrometría atómica posee equipamiento para para la determinación atómica cualitativa y cuantitativa de elementos en muestras sólidas. El laboratorio dispone de: Analizador de mercurio con descomposición térmica y amalgamación (DT-CVAAS), espectrómetro de absorción atómica de vapor frio con sistema de inyección de flujo (FI-CVAAS), espectrómetro de emisión atómica con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-OES), espectrómetro de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS), espectrómetro de masas de alta resolución con plasma de acoplamiento inductivo con sistema de ablación laser (ICP-HRMS), fluorescencia de rayos X de energía dispersiva (EDXRF), fluorescencia de rayos X de longitud de onda (WDXRF), nebulizador ultrasónico.
3. El servicio de espectroscopía fotoelectrónica de rayos-X (XPS) posee equipamiento para realizar seis métodos diferentes de registros para la acumulación de datos XPS: survey, múltiplex, perfil de profundidad, perfil variando el ángulo, línea y mapa. El laboratorio permite aplicar dos técnicas de análisis: Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X con lámpara de luz ultravioleta (UPS-XPS), que permite la caracterización química y eléctrica de materiales en superficie con una profundidad máxima de análisis de hasta 10 nm; espectrometría de masas de neutros secundarios (SNMS), que permite la caracterización química de materiales sólidos en forma de capa o multicapas con una resolución en profundidad inferior a 1 nm.
4. El servicio de fluorescencia atómica de rayos-X (XRF) posee equipamiento para la composición elemental de un material. El laboratorio dispone de: Espectrómetro de fluorescencia atómica de dispersión de energía (EDXRF), espectrómetro de fluorescencia atómica de dispersión de longitud de onda, espectrómetro para la aplicación de micro-XRF.
5. El servicio de resonancia magnética nuclear (RMN) de sólidos posee equipamiento para realizar experimentos de análisis usando RMN en todo tipo de materiales sólidos. El laboratorio dispone de un espectrómetro de RMN de alta definición BRUKER.
6. El servicio de sala blanca posee equipamiento para realizar los siguientes procesos: Laboratorio (clasificación de limpieza del aire ISO7) donde están ubicados un ICP-MS de alta resolución para el análisis de trazas y ultratrazas y un ICP-MS multicolector para medidas de relaciones isotópicas; laboratorio (clasificación de limpieza del aire ISO6) para la preparación de muestras para el laboratorio de análisis isotópico.
7. El servicio de microscopía electrónica de barrido posee equipamiento para la caracterización microestructural de materiales, así como la identificación, análisis de fases cristalinas y transiciones de fases en diversos materiales. El laboratorio dispone de un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FESEM) de alta resolución, que permite: Imágenes topográficas de alta resolución por SE (Electrones Secundarios), imágenes de composición o distribución química por Electrones Retrodispersados (BSE), imágenes STEM (barrido-transmisión), perfiles analíticos y mapas de distribución de elementos por EDX (Energía Dispersiva de Rayos X), mapas de orientaciones cristalinas y texturales por EBSD (Difracción de Electrones Retrodispersados). El laboratorio también dispone de la combinación del FESEM con un microscopio de iones de galio focalizados (FIB) (FESEM-FIB), que permite: Realización de secciones transversales para estudio de muestras en profundidad, litografía electrónica e iónica a escala nanométrica.
8. El servicio de microscopía de fuerza atómica y micro-Ramam posee equipamiento para combinar técnicas de identificación química y de registro de la topografía superficial de una muestra a escala nanométrica. El laboratorio dispone de: Microscopio inVia Reflex Ramam, microscopio de fuerzas atómicas (AFM), microscopio AFM + Ramam Ntegra Spectra.

El grupo de investigación en arquitectura de computadores de la UMA ofrece los siguientes servicios:

1. Laboratorio de IoT para aplicaciones de procesamiento de datos (big data). Desarrollo de tecnologías hardware/software y algoritmos para el diseño de sistemas empotrados de bajo consumo y reducido coste hardware, orientados a ejecutar aplicaciones IoT en diversos ámbitos de procesamiento de datos (big data), como la monitorización de salud personalizada, automoción, o detección de eventos críticos en procesos industriales. Se hace especial énfasis en el uso de tecnologías hardware y software abiertas, optimizadas para cada caso de aplicación. Las soluciones desarrolladas se implementan y evalúan usando herramientas de simulación hardware y plataformas de prototipado hardware basadas en dispositivos como FPGAs, CGRAs y ASICs. 
2. Laboratorio de IoT/Edge para aplicaciones de inteligencia artificial. Desarrollo de tecnologías hardware/software y modelos de inferencia de aprendizaje automático para el diseño de sistemas empotrados orientados a ejecutar aplicaciones IoT/Edge en diversos ámbitos del procesamiento de audio/video y señales digitales obtenidas de sensores usando técnicas de inteligencia artificial, como videovigilancia (en entornos estáticos, hogar, o dinámicos, UAVs, robots móviles), videoconferencia o procesamiento inteligente local y distribuido de datos de sensores (cloud-less). Se hace especial énfasis en el uso de tecnologías hardware y software abiertas, optimizadas para cada caso de aplicación. Las soluciones desarrolladas se implementan y evalúan usando herramientas de simulación hardware y plataformas de prototipado hardware basadas en dispositivos como FPGAs, CGRAs y ASICs.
3. Laboratorio de diseño de arquitecturas de procesamiento abiertas (RISC-V). Desarrollo de extensiones de la arquitectura ISA de procesamiento abierta RISC-V. Una línea es el diseño de unidades aritméticas en coma flotante para procesadores RISC-V, con objeto de acelerar (reducir consumo energético) aplicaciones de procesamiento masivo de datos y de inteligencia artificial. Otra línea es el diseño de extensiones vectoriales y matriciales para procesadores RISC-V, con objeto de acelerar aplicaciones de datos (procesamiento de series temporales) y de aprendizaje automático. Una tercera línea es el diseño de unidades de procesamiento en memoria en el contexto de arquitecturas RISC-V, con el objeto de acelerar aplicaciones de big data. La evaluación y el testing de estos desarrollos se realiza en dos tipos de plataformas: Plataformas que implementan procesadores RISC-V (por ejemplo, herramientas del OpenHW Group o procesador Sargantana del BSC u otros desarrollos), plataformas basadas en FPGAs que incluyan algún core RISC-V. 
4. Formación en arquitecturas abiertas (RISC-V), diseño de plataformas IoT/Edge y diseño VLSI. El grupo participa en diversos cursos de formación en las áreas de arquitecturas de computadores y de diseño microelectrónico en nivel máster. Podemos destacar los siguientes cursos: Arquitectura de computadores, arquitecturas paralelas de computador, diseño VLSI, diseño de sistemas de tiempo real, diseño de sistemas IoT/Edge. En esta formación se hace énfasis en la arquitectura abierta RISC-V.

La UMA cuenta con los Servicios Centrales de Apoyo a la Investigación (SCAI), un centro destinado a dar soporte científico-técnico de forma centralizada e integral, tanto a los diferentes grupos de investigación de la UMA como a instituciones públicas y a empresas privadas.

El SCAI se estructura en Áreas y éstas a su vez, en Unidades. Cada Área agrupa un conjunto de Unidades que comparten objetivos o técnicas. Las Unidades son las células básicas de funcionamiento del SCAI, y se corresponden en general con una técnica instrumental concreta o un conjunto de técnicas afines.

Las Áreas y Unidades del SCAI relacionadas con la especialidad de microelectrónica son las siguientes:

• Área de Caracterización de Materiales.
• • Unidad de difracción de rayos-X, que dispone de tres difractómetros de polvo polivalentes y otro para medidas de láminas delgadas y microdifracción. Además, cuenta con un equipo de nano-tomografía computarizada (CT), que permite el análisis por rayos X no destructivo, obteniendo imágenes internas de un objeto en 3D.
  • Unidad de espectrometría atómica, que dispone de diversos equipos que permiten la medición de los espectros de absorción, emisión o fluorescencia de átomos o iones elementales, tanto en el espectro ultravioleta/visible como de rayos-X.
  • Unidad de espectroscopía fotoelectrónica de rayos-X, que permite el análisis de la composición, cualitativa y cuantitativa, de la superficie de diversos materiales. Se ofrece tanto la espectroscopía con lámparas de luz ultravioleta como la espectrometría de masas de neutros secundarios.
  • Unidad de fluorescencia atómica de rayos-X, que permite la composición de un material mediante la interacción de rayos-X. Se ofrece tanto la espectrometría de fluorescencia atómica de dispersión de energía como de dispersión de longitud de onda.
  • Unidad de resonancia magnética nuclear de sólidos, que permite el análisis cualitativo y cuantitativo de materiales sólidos.
  • Unidad de sala blanca, que incluye un laboratorio de análisis isotópico con clasificación de limpieza del aire ISO7 y un laboratorio de preparación de muestras con clasificación de limpieza del aire ISO6.
• Área de Microscopía.
• • Unidad de microscopía electrónica de barrido, que incluye un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FESEM) que, a su vez, se puede combinar con un microscopio de iones de galio focalizados (FIB). Además, existe equipamiento de microscopía electrónica de transmisión.
  • Unidad de microscopía de fuerza atómica y micro-Ramam, que permite la topografía superficial de una muestra a escala nanométrica. Incluye un microscopio de fuerza atómica (AFM) que pude combinarse con espectroscopía Ramam y microscopía confocal.

La UMA cuenta, además, con el grupo de investigación en arquitectura de computadores, que ofrece soporte de investigación, desarrollo y formación de soluciones en el ámbito de la microelectrónica digital. En particular, en áreas relacionadas con el diseño de arquitecturas de procesamiento y de prototipos hardware en diversos campos de aplicación, especialmente aquéllos relacionados con el big data y la inteligencia artificial, y de despliegue, especialmente en IoT y computación en el borde (Edge). Además, ofrece soporte de desarrollo y formación en soluciones de procesamiento de altas prestaciones. Todo esto se organiza en forma de varios laboratorio de diseño de sistemas empotrados (IoT y Edge) y de arquitecturas abiertas de procesador (RISC-V).

El SCAI y el grupo de investigación en arquitectura de computadores en el campo de las arquitecturas de procesamiento y el diseño microelectrónico cuenta con unos 14 tecnólogos, 30 investigadores y 6 técnicos.

La UMA es una institución que presta un servicio público de educación superior a través de una docencia e investigación de calidad, así como del estudio, la transferencia del conocimiento a la sociedad, la extensión universitaria de difusión de la ciencia, las humanidades, la tecnología y el arte, la proyección nacional e internacional de su trabajo, y la formación para el ejercicio de actividades profesionales. La UMA presenta una dilatada experiencia en diversos campos de la ingeniería informática, telecomunicaciones e industrial, incluyendo el diseño de arquitecturas de procesamiento, el diseño microelectrónico y fotónica.

Proyectos:

1. HORIZON-KDT-JU-2023-1-IA, ENABLING DIGITAL TECHNOLOGIES FOR HOLISTIC HEALTH-LIFESTYLE MOTIVATIONAL AND ASSISTED SUPERVISION SUPPORTED BY ARTIFICIAL INTELLIGENCE NETWORKS (H2TRAIN), GA 101140052, 2024-2027.
2. HORIZON-HLTH-2023-TOOL-05, 3D DECISION SUPPORT TOOL FOR BRAIN TUMOR SURGERY (STRATUM), GA 101137416, 2023-2028.
3. H2020-SC1-DTH-2020-1, WATCHING THE RISKS FACTORS: ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND THE PREVENTION OF CHRONIC CONDITIONS (WARIFA), GA 101017385, 2021-2024.
4. PLAN ESTATAL DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA, TÉCNICA Y DE INNOVACIÓN 2021-2023, CONVOCATORIA PCI2024-1, ENABLING DIGITAL TECHNOLOGIES FOR HOLISTIC HEALTH-LIFESTYLE MOTIVATIONAL AND ASSISTED SUPERVISION SUPPORTED BY ARTIFICIAL INTELLIGENCE NETWORKS, PCI2024-153466, 2024-2027.
5. PLAN ESTATAL DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TÉCNICA Y DE INNOVACIÓN 2017-2020, CONVOCATORIA EQC2021-1, PROTOTIPADO DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS AVANZADOS, EQC2021-006798-P, 2021-2023.

Cinco artículos:

1. García-Montesdeoca, J.C.; Montiel-Nelson, J.A.; Sosa, J. High Gain, Low Noise and Power Transimpedance Amplifier Based on Second Generation Voltage Conveyor in 65 nm CMOS Technology. Sensors 2022, 22, 5997, doi: 10.3390/s22165997.
2. B. González, A. Lazaro and R. Rodríguez, "Gate Geometry-Dependent Thermal Impedance of Depletion Mode HEMTs," in IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 70, no. 10, pp. 5217-5222, Oct. 2023, doi: 10.1109/TED.2023.3305313.
3. B. González, L. C. Nunes, J. a. L. Gomes, J. C. Mendes and J. L. Jimenez, "A Simple Method to Extract the Thermal Resistance of GaN HEMTs From De-Trapping Characteristics," in IEEE Electron Device Letters, vol. 44, no. 6, pp. 891-894, June 2023, doi: 10.1109/LED.2023.3265766. 
4. Galante-Sempere, D.; Torres-Clarke, J.; del Pino, J.; Khemchandani, S.L. A gm/ID-Based Low-Power LNA for Ka-Band Applications. Sensors 2024, 24, 2646, doi: 10.3390/s24082646.
5. D. Enériz , Antonio J. Rodriguez-Almeida , Himar Fabelo , Samuel Ortega , Francisco J. Balea-Fernandez , Gustavo M. Callico , Nicolás Medrano , and Belén Calvo, "Low-Cost FPGA Implementation of Deep Learning-Based Heart Sound Segmentation for Real-Time CVDs Screening," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 73, pp. 1-16, 2024, Art no. 2003616, doi: 10.1109/TIM.2024.3392271. 

El IUMA dispone de una cuenta genérica de servicios del IUMA para la facturación general del instituto y otra específica para el Servicio de Fabricación de Circuitos Impresos y Sistemas Electrónicos. Las tarifas incluyen los costes directos de personal, material fungible, mantenimiento y los overhead de tramitación de facturas por las fundaciones FPCT o FULP, que en la ULPGC están en torno al 10% de las cantidades facturas. Los presupuestos de la ULPGC que incluyen las tarifas de los servicios del IUMA están publicados en: https://www.ulpgc.es/gerencia/presupuesto2021

No obstante, hay otros servicios de interés que se describen, muy brevemente, para proveer elementos de transversalidad entre las diferentes unidades. El Servicio de Infraestructura de Red (SIR) del IUMA es el encargado de la definición, configuración, puesta en marcha y mantenimiento del sistema informático del Instituto. La actividad de I+D+i del IUMA requiere de una importante infraestructura de cómputo, almacenamiento y virtualización que responda a la continua demanda de recursos, tanto hardware como software, por parte de los investigadores que desarrollan proyectos internos o en colaboración con otras entidades. Se dispone de un Centro de Procesamiento de Datos (CPD) propio, con SAN de 50 TB, 20 servidores de computación y acceso virtualizados, y una gestión de más de 100 PCs y estaciones. Tiene conectividad integrada en la red Gigabit de la ULPGC cuyos recursos son accesibles desde las estaciones de trabajo de investigadores y laboratorios internos. Asimismo, es posible la conectividad desde el exterior a través de un sistema de acceso remoto seguro.

1 Servicio de Estación de Puntas (SEP). 

El Servicio de Estación de Puntas del IUMA, con competencia centrada en la infraestructura para la medida de circuitos integrados sobre oblea o chips en oblea, es un servicio esencial para el test, el modelado y la caracterización de los circuitos integrados digitales, analógicos, de señal mixta y de radiofrecuencia. Bajo el modelado y la caracterización, se incluye la obtención de correlaciones entre los modelos fabricados y las simulaciones efectuadas. Se ha de destacar, que la medida precisa de circuitos sobre la oblea es una tarea fundamental en la producción de circuitos integrados de alta calidad, para aplicaciones en sectores tales como comunicaciones, electrónica de control, imágenes de seguridad, radioastronomía, tecnologías médicas y sanitarias, entre otros. El IUMA, a través de su Servicio de Estación de Puntas, da soporte para la medida de circuitos integrados sobre oblea no solo a los grupos de investigación del propio instituto, sino a grupos tanto académicos como de la industria nacionales e internacionales con los que el instituto tiene vinculación. Esta infraestructura permite participar activamente en una amplia gama de proyectos de investigación nacionales e internacionales, competitivos y contratos, sobre aplicaciones de última generación con tecnologías emergentes. De entre los medios materiales del Servicio de Estación de Puntas se destacan los siguientes:

• Estación automatizada con sistema de estabilización de temperatura para medidas sobre obleas.

• Sistema automatizado de carga de obleas de 100, 150 o 200 mm con alineado automático.
• Gestión y cambio de obleas automático a cualquier temperatura. El equipo permite realizar esta operación sin necesidad de que la oblea recupere temperatura ambiente.
• Aislamiento de vibraciones integrado.
• Control integrado. El controlador del sistema está totalmente integrado en el equipo lo que proporciona un sistema más seguro y rápido.

• Estación de puntas con micro posicionamiento entorno a las 50 µm,  modelo “Analitical Probe Station SUMMIT 9000” del fabricante “Cascade Microtech.”

• Medidor de parámetros S con ancho de banda de 10 MHz a 50 GHz, “Performance Network Analyzer (PNA) N5225B”, de “Agilent-Keysight”. 

• Analizador de espectros de ancho de banda de 3Hz a 26.5 GHz, “PSA Series Spectrum Analizer, E4440A”, del fabricante “Agilent-Keysight.”

• Generador de Señales, modelo “ESG Vector Signal Generator, E4438C”, del fabricante “Agilent-Keysight.”

• Analizador de dispositivos semiconductores “B1500A”, de “Agilent-Keysight.”

• Analizador de impedancia “E4990A”, de “Agilent-Keysight.”

• Instrumentación adicional para realización de medidas, que incluye fuentes de alimentación programable, medidores de tensión e intensidad programable, entre otros. 

Para el diseño de circuitos integrados analógicos, de señal mixta y de radio frecuencia, el IUMA posee licencias de los programas de diseño líderes mundiales en el diseño de circuitos integrados entre los que podemos destacar:

• “Advanced Design System “(ADS) de “Keysight.”

• “CADENCE (Virtuoso, Assura, Calibre, Spectre, HSpice).”

• “Synopsys Sentaurus Device”, “Synopsys Sentaurus Process” y “Silvaco ATLAS.”

2 Servicio de Test, Tecnologías y Herramientas (STH). 

El Servicio de Test, Tecnologías y Herramientas (STH) se crea para coordinar el acceso a las herramientas de diseño microelectrónico del IUMA, así como para coordinar el uso de tecnologías de fabricación de sistemas electrónicos en las foundries a las que se tiene acceso directo o mediante Europractice, y el test de los circuitos fabricados. Se trata de una infraestructura horizontal para dar soporte de herramientas de diseño y test al resto de servicios.  El servicio instala, administra y mantiene las herramientas y licencias de software para diseño y simulación de circuitos y sistemas. El IUMA es socio cofundador del servicio Eurochip y Europractice. Esta red de servicios europea da acceso a multitud de tecnologías y herramientas de diseño de circuitos integrados de última generación. Además, de las herramientas de diseño, la red Europractice da acceso a fábricas de semiconductores en Europa, USA, y Taiwan, permitiendo combinar tecnologías digitales, analógica, ópticas, MEMS, entre otras. El IUMA ofrece su experiencia de diseño caracterización y test en Diseño Lógico y ASIC, Analógico y Señal Mixta, MEMS, RFIC, MMIC y mmW-MMIC, en variados materiales como Si Bulk CMOS, FinFET, FD-SOI, GaAs, SiC, GaN, GaN on Si, y en nodos tecnológicos de 65 nm hasta 22 nm (FDSOI). En Diseño Lógico el IUMA tiene además diseños del procesador RISC-V.

3 Servicio de Fabricación y Prototipado de Circuitos (SFP). 

El Servicio de Fabricación y Prototipado de Circuitos dispone de una serie de infraestructuras para afrontar los exigentes niveles de calidad que se requieren en el diseño electrónico actual basado en PCB. SFP está dimensionado para la fabricación de prototipos y pequeñas series de circuitos impresos, aunque también incorpora la posibilidad de mecanización de paneles de aluminio y otros materiales de forma que se puede abordar también el diseño y montaje de sistemas electromecánicos. SFP se estructura en cuatro líneas que se describen a continuación. SFP tiene un nicho de aplicaciones en la industria electrónica convencional. En Canarias, se demanda este servicio en la reparación de placas de circuito impreso (PCB) en control de procesos industriales y en el sector de la energía eólica. 

El SFP dispone de un laboratorio para la fabricación de prototipos de sistemas electrónicos basados en PCB, que permite la fabricación de circuitos impresos de 2, 4, 6 y 8 capas con un alto nivel de calidad, así como el montaje, soldadura y comprobación de estos circuitos. Los circuitos que se pueden fabricar tienen las siguientes características:

• Fabricación de circuitos impresos simple y doble cara sin metalizar.

• Fabricación de circuitos impresos doble cara metalizados.

• Fabricación de circuitos multicapa de 4, 6 u 8 capas.

• Fabricación de circuitos impresos especiales sobre sustratos flexibles, de radio frecuencia, entre otros.

El SFP dispone de máquina de test con sondas móviles para cubrir la más amplia gama de requisitos de test para placas electrónicas. Alta velocidad mecánica, sondeo de uno o dos lados, extrema precisión, carga automática de placas, configurabilidad global y cambios rápidos de configuración: el rendimiento y la flexibilidad de la sonda móvil ofrece todo lo que se necesita para responder de manera adaptable a las necesidades de producción.

Se estructuran 4 líneas de actividad: 

1) Línea de montaje de prototipos.

Se trata de una línea de montaje y soldadura de prototipos y pequeñas series de circuitos impresos con componentes de inserción, de montaje superficial (SMD, “Surface Mount-Device”) estándar, SMD de paso fino y de huellas con bolas de soldadura (BGA, “Ball Grid Array”). El servicio dispone de un sistema semiautomático de montaje de componentes SMD que es válido para todos los diferentes componentes del tipo SMD existentes en el mercado, desde los que tienen huella del tipo “footprint 0201” -métrica imperial o británica de 0.02 in x 0.01 in. Se incluye también el servicio de montaje de componentes con encapsulado del tipo BGA, CSP -“Chips Scale Packaging”, de dimensión sobre 1.2 veces el tamaño del dado- y Flip-Chip -encapsulado específico para los chips apilados unos sobre otros-, así como componentes pasivos del tipo “fine-pich” y “ultra fine-pitch” con estación de posicionamiento de hasta 50μm de precisión -los componentes del tipo “fine-pitch” y “ultra fine pitch” son aquellos cuya distancia entre puntos de conexión en el encapsulado es 0.65 mm y 0.4 mm, respectivamente. 

La soldadura de los prototipos utiliza pasta y se realiza mediante hornos de reflujo para aplicar un perfil de temperatura a medida. Todo el equipamiento y materiales utilizados están preparados para trabajar con la nueva reglamentación europea RoHS que elimina el plomo y otras sustancias contaminantes de los procesos de producción. La línea de montaje de prototipos permite acometer una serie de procesos, de entre los cuales se destaca:

• Fabricación de máscaras para dosificación de pasta de soldadura.

• Fabricación de fotolitos de alta precisión.

• Limpieza de circuitos impresos mediante ultrasonido.

• Inspección óptica de circuitos electrónicos.

• Fabricación de camas de puntas para test eléctrico de pequeñas series.

• Mecanización y rotulación de paneles de aluminio para sistemas electrónicos.

• Diseño y montaje de sistemas electromecánicos con aluminio estructurado.

Los servicios relacionados con el prototipado de sistemas electrónicos y fotónicos avanzados incluyen la fabricación de soportes físicos para poder ser competitivos e integrarse en la industria. Estos soportes abarcan la fabricación de chasis, cajas, anclajes, adaptadores, tornillería, anclajes vehiculares, piezas de adaptación, plataformas de desarrollo, cubiertas, herramientas y configuración de laboratorio. Este amplio abanico de necesidades no se cubre con los estándares del mercado, y se fabrican, específicamente, acorde a las necesidades del solicitante del servicio, como complemento necesario al diseño electrónico para transformar a éste en producto competitivo. El servicio está dotado con un sistema automatizado de máquinas para construir prototipos y piezas basadas en tres tecnologías complementarias, que son estándares de la industria:

• Tecnología sustractiva con herramientas de control numérico, (CNC).

• Tecnología aditiva (impresión 3D tipo SLS).

• Tecnología de corte por láser de materiales especiales.

• Tecnología de grabado por láser de materiales especiales.

2) Línea automática de montaje

Se dispone también de una línea automática de montaje de componentes SMD válido para todos los componentes existentes en el mercado, con dimensiones a partir del tipo de huella “footprint 01005” -tamaño de huella de 0.01 in x 0.005 in. Se incluye también el servicio de montaje de componentes del tipo BGA, CSP y Flip-Chip, así como componentes pasivos de dimensiones “fine-t” y “ultra fine-pitch” mediante estación de posicionamiento de hasta 50μm de precisión. Los componentes del tipo “fine-pitch” y “ultra fine pitch” son aquellos cuya distancia entre puntos de conexión en el encapsulado es 0.65 mm y 0.4 mm, respectivamente. El tipo de montaje de componentes siempre es a nivel de placa de circuito impreso (PCB), que hace que el servicio SFP tenga demanda en la industria de la electrónica de control. 

3) Servicio de inspección óptica automática y de rayos X

Todos los sistemas electrónicos actuales incorporan un elevado número de componentes electrónicos de muy pequeño tamaño. El montaje de estos componentes requiere de equipos avanzado de inspección. El IUMA a través del servicio SFP dispone de sistema de Inspección Óptica Automática (AOI) comparables con los que se encuentran en líneas de producción comerciales de productos de electrónica de consumo. La inspección por rayos X es muy útil en la comprobación de la soldadura y del alineamiento de aquellos sistemas empaquetados del tipo BGA. Para alinear la placa de circuito impreso con un sistema electrónico empaquetado del tipo BGA se pueden utilizar marcas de alineamiento sobre la PCB, pero debido al gran número de interconexiones en forma de una matriz de bolas, y las dificultad de visualizar el alineamiento de bolas y contactos en la PCB, se precisa de una inspección óptica de rayos X. La estación de inspección óptica por rayos X dispone de cabeza de inspección con micro-foco de rayos X.

4) Diseño, desarrollo y fabricación de equipos y sistemas optoelectrónicos, fotónicos y sensores

Los sistemas optoelectrónicos, fotónicos y sensores desarrollados a partir de componentes y circuitos encapsulados precisan del mecanizado de sustratos con herramientas de control numérico, del tipo CNC (“Computer Numerical Control”), y a veces de la impresión con termoplástico, del tipo PLA (“PolyLactic Acid”, ácido poliláctico). El diseño mecánico se orienta hacia el desarrollo de un modelo físico del producto electrónico para de esta manera evaluar los aspectos dimensionales según su aplicación. SFP dispone de herramientas de mecanizado para dimensiones máxima de fabricación de 15 cm x 15 cm x 20 cm, siguiendo una estrategia sustractiva, i.e., mediante la eliminación de material a partir de un volumen de material inicial hasta alcanzar el modelo dimensional final. El método de fabricación sustractivo es provisional antes de ofrecer otras soluciones y para ahorrar tiempo de fabricación. No todas las piezas pueden fabricarse mediante torno numérico de mecanizado CNC, pues la complejidad de ciertos diseños lo impide. La impresión 3D es un elemento necesario en los actuales flujos de diseño de productos electrónicos. Esta línea de servicio da soporte a la fabricación de productos electrónicos de altas prestaciones a empresas, a través de convenios con las fundaciones de ULPGC, y a otros grupos de investigación, e.g., mediante el desarrollo de nuevos instrumentos de medida. Esta línea de integración de sistemas optoelectrónicos, fotónicos y de sensores, tiene su demanda en aplicaciones industriales. Los sistemas de sistemas se integran desde el nivel de placa de circuito impreso (PCB), hasta el nivel de equipos y cabinas con varias PCBs. De entre las características principales de esta línea de servicio, se destacan las siguientes:

• Diseño de precisión de conjuntos mecánicos y opto mecánicos.

• Estudio y análisis de tolerancias opto mecánicas.

• Integración de sistemas fotónicos: láser, diodos, detectores.

• Diseño de sistemas electrónicos de altas prestaciones.

• Diseño y fabricación de sistemas teledetección por láser LiDAR.

• Diseño y fabricación de sensores y biosensores ópticos.

• Diseño y fabricación de sistemas para sistemas de analítica química.

• Diseño de piezas mecánicas de precisión.

El IUMA viene ofreciendo, desde su creación, un amplio catálogo de servicios a través del equipamiento tecnológico de última generación instalados en sus laboratorios que están ubicados en las instalaciones fijas que tiene asignadas en el Parque Científico Tecnológico del Campus de Tafira de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria y en el Pabellón A del Edificio de Electrónica y Telecomunicación del Campus de Tafira.

Los Servicios Comunes del IUMA comprenden un conjunto de infraestructuras, relacionadas entre sí, que dan servicio, no solo al propio Instituto, sino además a empresas del tejido industrial español e internacional, todas ellas punteras en el desarrollo de nuevas tecnologías y productos del sector de las telecomunicaciones, espacio y defensa. En la Figura 1 se recoge la estructura e interrelación de los servicios, que destacan por su intensidad de uso y/o transversalidad. Todos los servicios son ampliamente compartidos y tienen una estructura horizontal entre las distintas divisiones. Al objeto de esta convocatoria, y con relación al equipamiento solicitado en la propuesta, se destacan tres de los servicios que guardan relación con la misma: 1) Servicio de Estación de Puntas (SEP), 2) Servicio de Fabricación y Prototipado de Circuitos (SFP), 3) Servicio de Test, Tecnologías y Herramientas (STH).

No aplica.

El foco de Openchip es dar soporte para la adopción de soluciones basadas en RISC-V tant para hardware como software. Entre los servicios que Openchip puede ofrecer se encuentran:

• Diseño sistemas de altas prestaciones. Incluyendo diseño de procesadores y aceleradores, así como los chasis y otros elementos partes del producto final.
• Diseño y desarrollo de elementos software necesarios para la gestión de sistemas de altas prestaciones. Por ejemplo, componentes para acceder a telemetría del sistema, herramientas de monitorización o gestión de energía etc.
• Caracterización de aplicaciones de alto rendimiento.
• Validación y testeo de sistemas basados en RISCV. Esto puede incluir entender su rendimiento, escalabilidad etc.

Business Units de Openchip:

HPC: Vector & AI. A través del vínculo con el BSC y otros líderes de la industria, construir SoC para los entornos más exigentes de la supercomputación.

Edge & IoT. SoC versátiles para un amplio rango de aplicaciones en el ecosistema.

HPC - DC- Cloud. Mejor rendimiento por vatio, reducción de la huella de carbono y garantías en la privacidad del dato y la seguridad de la nube.

Las soluciones de Openchip permitirán acelerar las actividades de investigación en ámbitos científicos -como la genómica, meteorología, diseño de proteínas, astrofísica, energía, aeroespacial y simulación avanzada-, que tienen un alto impacto social y transformador en la sociedad.

Visión de expansión de Openchip:

En el presente, Openchip es un proyecto multicultural y plenamente europeo, puesto que la compañía cuenta con oficinas en España, Italia y Polonia. El hub de operaciones centrales se ubica en Barcelona. De cara a futuro, la creación de vínculos y alianzas con socios en países como Japón y Estados Unidos consolidará el papel de Europa entre las potencias digitales mundiales. Openchip también pone el foco en países como Brasil o India.

Openchip es un proyecto en pleno crecimiento y cuenta hoy en día con más de 75 ingenieros, de los cuales un número significativo tienen el título de doctorado. Los empleados cuentan en su currículo con más de 1.000 patentes en arquitectura de computadoras y diseño de sistemas, y más de treinta tape-outs exitosos de microprocesadores en las más avanzadas tecnologías de nodo disponibles en el momento.

Actualmente el equipo humano de Openchip cuenta con profesionales de varias nacionalidades, entre otras: Española, Italiana, Alemana, Francesa, Polaca, Inglesa, Rumana, Armenia, Ucraniana, Estadounidense, Canadiense, India y Japonesa.

El plan de recursos humanos y operaciones prevé hacer crecer este número por encima de 100 antes de final de año 2024 y exceder holgadamente los 250 a finales de 2025.

La estrategia de crecimiento en el equipo técnico contempla la formación práctica de recién graduados en ingeniería dándoles la oportunidad de trabajar junto a profesionales consolidados y de larga experiencia, parta, de esta forma, ayudar a localizar conocimiento y las mejores prácticas en la ingeniería de “Sistemas en Chip”, SOCs (por sus siglas en inglés).

Openchip es un proyecto de investigación y desarrollo tecnológico con foco en el diseño de microprocesadores para las industrias de la salud, la meteorología, la seguridad y la química, entre otras. Es fruto de la joint venture entre GTD Ingeniería de Sistemas y de Software y BSC (Barcelona Supercomputing Center): una compañía público-privada cuyo accionariado se desglosa entre GTD, en un 54%, y el Barcelona Supercomputing Center, con un 46%. A su vez, BSC es un consorcio público que pertenece al Gobierno Español (60%), la Generalitat de Catalunya (30%) y la UPC (10%). Contamos con el apoyo de los fondos Next Generation y el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia del Gobierno de España.

El punto de partida de Openchip se sitúa en 2023 cuando la Ley Europea de Chips cambia el terreno de juego. Con el objetivo de reafirmar la competitividad y la resiliencia de Europa en las tecnologías y aplicaciones de semiconductores y contribuir a lograr la doble transición, digital y ecológica. La creciente demanda de los semiconductores para la industria y la sociedad europeas unido a la dependencia de un número muy limitado de proveedores de microprocesadores en un contexto geopolítico complejo y tensionado han hecho que la UE apueste claramente por la nueva ley.

Objetivos de Openchip:

Talento: Abordar la escasez de capacidades, atraer nuevos talentos y fomentar la generación de una mano de obra cualificada.

Innovación: Desarrollar y reforzar la capacidad de innovación en el diseño, la fabricación y el embalaje de chips avanzados.

Liderazgo: Reforzar el liderazgo tecnológico y de investigación de Europa para avanzar hacia la producción de chips más pequeños y rápidos.

Producción: Establecer un marco para aumentar la capacidad de producción hasta el 20 % del mercado mundial de aquí a 2030.

Suministro: Desarrollar una comprensión en profundidad de las cadenas mundiales de suministro de semiconductores

Pilares sobre los que construir estos objetivos:

Política de chips para Europa: Foco en políticas que apoyan la investigación, el desarrollo y la innovación en chips e industrias fabless (externalización de su fabricación). Pretende cubrir el vacío existente entre la investigación y la actividad industrial.

Garantía de suministro y resiliencia. El segundo pilar pretende mejorar la seguridad de suministro de chips en la UE atrayendo inversiones y mejorando la capacidad de producción, especialmente de las mega-fabs (fábricas de microchips) y de las instalaciones de ensamblaje y test externalizados de semiconductores (OSAT).

Control y respuesta ante crisis. Coordinar las acciones de los Estados miembros y de la Comisión para controlar y responder ante futuras restricciones de suministro de semiconductores. Establece mecanismos para anticipar y abordar futuros episodios de escasez.

Hacia una revitalización de Europa. Responsables políticos de todo el mundo se han dado cuenta de que las economías nacionales no pueden seguir dependiendo totalmente del sistema globalizado que ha caracterizado las últimas décadas. Las tensiones geopolíticas y las disrupciones en las cadenas de suministro lo han puesto de manifiesto sin preverlo. Europa quiere reducir la dependencia de las economías europeas de unos pocos proveedores extranjeros.

Proyectos:
1. “FAult Tolerant MOLecular Spin processor (FATMOLS)”. H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01. Marzo 2020-Septiembre 2023. DOTACIÓN: 3.207.081,25 € (consorcio europeo), 433.102,5 € (nodo CSIC). COORDINADOR: Fernando Luis (INMA). Eugenio Coronado fue IP del nodo ICMol.
2. “Coherent addressing of isotopically pure lanthanide complexes by photons and efficient quantum error correction for Quantum Information Technologies”. Exploratory Interdisciplinary Synergy Programme 2021, Novo Nordisk Fonden (Denmark). Junio 2022-Mayo 2025. DOTACIÓN: 672.000 € (consorcio internacional), 140.000 € (CSIC). COORDINADOR: Stergios Piligkos (U. Copenhagen). Fernando Luis es el IP del nodo CSIC.
3. “Spin-based quantum memory coupled to superconducting qubits in a Hybrid Quantum Architecture (HyQuArch)”. Programa H20202-UE, HORIZON TMA Marie Curie Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships. Septiembre 2022-Agosto 2025. DOTACIÓN: 246 384.48 €. COORDINADOR: Fernando Luis (INMA).
4. “Quantum Fast Spin dynamics addressed band high-Tc superconducting circuits” (QFaST - 948986). ERC Starting Grant. Sep 2021 – 2026. DOTACIÓN: 1.8 M€. IP: María José Martínez-Pérez
5. “Focused Ion Beam fabrication of superconducting scanning Probes”. Programa H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01, grant agreement number 892427. Octubre 2021-Marzo 2025. DOTACIÓN: 574.000 € (CSIC). José María de Teresa (INMA) es el IP del nodo CSIC.

Cinco artículos:
1. A Gaita-Ariño, F. Luis, S. Hill, E. Coronado "Molecular spins for quantum computation", Nature Chemistry 11, 301 – 309 (2019)
2. D. Yoo, F. de León-Pérez, M. Pelton, In-Ho Lee, D. A. Mohr, M. B. Raschke, J. D. Caldwell, L. Martín-Moreno and Sang-Hyun Oh, “Ultrastrong plasmon-phonon coupling via epsilon-near-zero nanocavities”, Nature Photonics 15, 125 (2021).
3. V. Rollano, M. C de Ory, C. D Buch, M. Rubín-Osanz, D. Zueco, C. Sánchez-Azqueta, A. Chiesa, D. Granados, S. Carretta, A. Gomez, S. Piligkos, F. Luis, “High cooperativity coupling to nuclear spins on a circuit quantum electrodynamics architecture”, Commun. Phys. 5, 246 (2022)
4. K. Höflich, et al, “Roadmap for focused ion beam technologies”, Applied Physics Reviews 10, 041311 (2023)
5. A. Chiesa, S. Roca, S. Chicco, M. C. de Ory, A. Gómez-León, A. Gomez, D. Zueco, F. Luis, S. Carretta, “Blueprint for a molecular-spin quantum processor”, Phys. Rev. Applied 19, 064060 (2023)

El INMA pondrá a disposición del CdC infraestructuras de carácter singular, así como experiencia y capacidad tecnológica de muy alto nivel en el diseño, fabricación, operación y aplicaciones de chips cuánticos superconductores.

Infraestructuras INMA de micro-y nano-fabricación de chips cuánticos
Las capacidades del centro en este ámbito están ligadas a la infraestructura científico-tecnológica singular Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA), asociada al INMA. Las principales capacidades e infraestructura son
a) Nanofabricación para la creación de nanodispositivos singulares usando litografía óptica libre de máscara (mucho más flexible que la litografía óptica tradicional), litografía electrónica y microscopios que combinan haz focalizado de iones con haz de electrones lo que permite hacer milling, depósito de materiales como el platino o el cobalto e imagen. También se tiene acceso a un microscopio de haz focalizado de neón y helio, que permite realizar litografías de unos pocos nanómetros evitando también la implantación de iones. Esto último es de vital importancia en el caso de los chips superconductores.
b) Microscopía electrónica de transmisión (TEM) de ultra-alta resolución, que incluye también la posibilidad de realizar espectroscopía de alta resolución espacial y energética, y la obtención de imágenes magnéticas basadas en microscopía de Lorentz y holografía electrónica
c) Microscopías de barrido (por efecto túnel, STM, y de fuerzas, AFM) para imagen, manipulación atómica, espectroscopía y nanofabricación.

Infraestructuras INMA de caracterización de circuitos cuánticos
a) Equipos criogénicos: El INMA ha sido pionero en el desarrollo y aplicación de tecnologías criogénicas. Su infraestructura incluye dos refrigeradores de dilución 3He-4He “cryo-free”, que permiten realizar experimentos en la proximidad del cero absoluto (temperatura base de 8 mK) y que están equipados con imanes superconductores (un imán axial de 1 T y un imán vectorial 2 T/0.5 T/0.5 T, respectivamente), con 16 y 4 líneas coaxiales de micro-ondas, respectivamente, así como con los atenuadores, amplificadores y circuladores criogénicos necesarios para llevar las señales a los chips y traerlas de vuelta a los equipos de medida.
b) Electrónica de caracterización de circuitos cuánticos: Incluye un sistema de control de procesadores cuánticos QCS de altas prestaciones y última generación, capaz de manipular y leer hasta 16 pulsos de micro-ondas (0-16 GHz) independientes y sincronizados en fracciones de ns. También cuenta con dos generadores de onda arbitraria (0-6 GHz), un osciloscopio de hasta 8 GHz, tres analizadores vectoriales de redes (dos para el rango 0-14 GHz y el tercero de 0 a 40 GHz), electrónica de lectura de sensores SQUID, amplificadores lock-in, fuentes de corriente, etc y con toda la electrónica necesaria para la caracterización de los detectores de radiación.

Un objetivo central del proyecto Severo Ochoa del INMA es el diseño, fabricación y desarrollo de chips para tecnologías cuánticas. Este objetivo se basa en las siguientes capacidades científico tecnológicas de carácter singular.
Resonadores de microondas: Los resonadores superconductores son una tecnología clave para las etapas de control y lectura de procesadores cuánticos de estado sólido. Además, pueden realizar resonancias magnéticas e incluso imágenes por resonancia magnética con sensibilidades sin precedentes. El objetivo es lograr una flexibilidad de diseño que permita maximizar el acoplamiento eléctrico o magnético a otros elementos y alcanzar factores de calidad muy altos, características clave para lograr una alta sensibilidad. Se desarrollarán chips con múltiples resonadores LC en un chip cuya respuesta se lee simultáneamente a través de una única línea de transmisión. También se desarrollan resonadores con frecuencia sintonizable in situ.
Sensores micro y nano-SQUID: Estos dispositivos se utilizan ampliamente para caracterizar nanomateriales magnéticos, cuando la miniaturización al rango de micras o nanómetros proporciona un aumento de la sensibilidad. Además, se pueden combinar con sondas de micro y nanoescaneo para crear microscopios magnéticos de alta sensibilidad]. Los circuitos basados en SQUIDs también se aplican como amplificadores cuánticos para las etapas de detección de procesadores y sensores cuánticos. Además, se pueden combinar con resonadores de microondas superconductores (ver arriba) mejorando su sensibilidad y permitiendo variar su frecuencia.
Detectores de fotones individuales: Los chips superconductores ofrecen sensibilidades excepcionales como detectores de radiación, desde microondas hasta rayos gamma. Estos detectores aprovechan cambios en las propiedades superconductoras generados por la absorción de un fotón. El INMA desarrolla sensores TES y microcalorímetros extremadamente sensibles. Al exhibir un ruido extremadamente bajo y una alta resolución de energía, su aplicabilidad abarca diversas áreas como la astronomía y la instrumentación espacial, la detección de materia oscura, los detectores de fuentes de radiación sincrotrón a gran escala y la comunicación cuántica.
Circuitos magnónicos híbridos: El objetivo es utilizar circuitos magnéticos como alternativa a los superconductores predominantes en tecnologías cuánticas. Sustituyendo los materiales superconductores por sistemas magnéticos conseguiremos aumentar hasta tres órdenes de magnitud la sensibilidad del circuito, permitiendo la lectura de qubits de espín individuales y la realización de operaciones cuánticas mucho más veloces. Además, esta tecnología se podría combinar con circuitería magnónica “clásica”, donde la información es transportada por ondas magnéticas y no por electrones. El objetivo final es integrar chips cuánticos más eficientes y más pequeños.
Procesador cuántico híbrido (HYQUP): El HYQUP proporciona una estrategia prometedora para aumentar la potencia computacional mediante el cableado de unidades que ya son resistentes al ruido. Para ello, explota múltiples estados de espín en moléculas magnéticas, diseñadas mediante métodos químicos, que proporcionan una base adecuada para codificar qubits con corrección de errores. Se utilizan circuitos superconductores y electrónica de microondas para leer y controlar varias unidades repetitivas dentro del mismo chip. Esto introduce una notable ventaja competitiva en términos de recursos necesarios (número de qubits) y de complejidad de operación respecto a otras plataformas de estado sólido. El HYQUP se encuentra en un nivel de madurez tecnológica TRL-2. Se han sentado las bases teóricas de sus operaciones básicas, han proporcionado ejemplos de unidades de espín molecular adecuadas y han realizado experimentos de prueba de concepto que demuestran que pueden interconectarse con circuitos superconductores de última generación. Los principales objetivos son lograr un control coherente suficiente como para implementar un código de corrección de errores y alcanzar la integración molecular y el acoplamiento con circuitos que permitirán escalar más allá de un qubit lógico.
Electrónica criogénica CMOS para control de chips cuánticos. La operación de dispositivos cuánticos está, a menudo, limitada por la necesidad de comunicarlos con electrónica de control y lectura a temperatura ambiente, lo que genera un cuello de botella para el tráfico de señales y aumenta la complejidad experimental. Integrar los componentes en el propio chip es un aspecto crucial para lograr sensores y procesadores cuánticos más compactos, con mayor potencial de escalado y con una respuesta más rápida y eficiente. Un objetivo de esta CdC es el desarrollo y prueba de electrónica de control CMOS integrada a escala nanométrica y compatible con el entorno criogénico utilizado en las implementaciones de chips cuánticos.

El INMA cuenta con 250 investigadores, entre ellos más de la mitad con posición estable, y 55 técnicos.

El INMA es un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas(CSIC) y la Universidad de Zaragoza (UNIZAR). Su misión es llevar a cabo investigación, formación, transferencia y divulgación en el ámbito de la nanociencia y la ciencia y tecnología de materiales, promoviendo un enfoque interdisciplinar. En la actualidad, la plantilla del INMA la componen 295 personas de las cuales aproximadamente la mitad son investigadores permanentes, tanto de UNIZAR como del CSIC, y el resto personal contratado (becarios, contratados, post-docs, JAE, técnicos, ARAID). El INMA y el ISQCH comparten centro de servicios administrativos y de apoyo a la investigación, el denominado CEQMA, para optimizar los recursos disponibles.

El INMA cuenta desde 2024 con la acreditación Severo Ochoa de excelencia. El proyecto científico contempla, como uno de sus tres pilares, el desarrollo de tecnologías basadas en chips cuánticos superconductores. Estas tecnologías incluyen detectores de fotones individuales, sensores magnéticos y de resonancia magnética y el desarrollo de un procesador cuántico híbrido basado en qudits moleculares de espín. Para llevar a cabo estos objetivos, disponen de una avanzada infraestructura para la micro- y nano-fabricación de dispositivos cuánticos y para caracterizar su operación. Asimismo, cuentan con una unidad técnica de ingeniería de microdispositivos que aporta apoyo técnico e instrumental para la fabricación de microdispositivos y su integración en sistemas.

Proyectos:

• CMSUPG2: “Actividades de itainnova para los "upgrades" de alta luminosidad de CMS y DRDs del ECFA”. Ref:  PID2023-148418NB-C43 (2024- 2027) , Presupuesto 182.000 € IP: Dr. F.Arteche (ITA)
• PROTEC”, Diseño y desarrollo de una arquitectura electrónica avanzada para el demostrador tecnológico del concepto de tomografía de protones temporizada, Pruebas de concepto dentro del programa PERTE chip, Ref. PDC2023-145925-C33 (2024- 2025)  Presupuesto 83.925 €. IP: Dr. F.Arteche (ITA)
• EUROLABs: (EUROpean Laboratories for Accelerator Based Sciences ) Horizonte Europa - 101057511 (2022- 2026).  El proyecto por el INFN (Italia) cuanta con un presupuesto es de 15 M€ (ITA 160k€), Participation: Investigator  
• AIDAinnova: Advancement and Innovation for Detectors at Accelerators, REF: 101004761, Funding agency: EU-H2020, Duration: 2021- 2025 Budget: 10.000.000 €. (ITAINNOVA´s Budget: 67.500 €.), Participation: Investigadores  y WP4 leader (ITA)
• GaNPUMP:” Investigación en tecnologías de nitruro de galio (GaN) y motores de imanes permanentes de alta tensión para bombas de refrigeración aptas para la futura generación de vehículos eléctricos y de hidrógeno” (Ref: IDMF/2022/0004) (2022- 2025). Ayudas movilidad sostenible en Aragón, 1M€ AIRTEX-ITA (ITA  302k€). IP: Dr .F.Arteche (ITA).

Cinco artículos y ponencias:

• F. Loddo, A. Pradas,F. Arteche  et al. "RD53 pixel chips for the ATLAS and CMS Phase-2 upgrades at HL-LHC", Nuclear Instrumentation .Meth.A 1067 (2024) 169682, doi: 10.1016/j.nima.2024.169682
• A. Pradas, G. Plumed, A. Arcusa, I. Echeverria, J. Galindo, M. Iglesias, C. Rivetta, F. Arteche. "GaN based DC-DC converters for high energy physics applications", Journal of Instrumentation, JINST 19 C01047 (2024), DOI: 10.1088/1748-0221/19/01/C010
• F.Arteche, A.Pradas et Al. “Advancements in Microelectronics Systems for Physics Detectors at ITAINNOVA”, 26th World Micromachine Summit, Romania, May 2023.
• J. Kampkotter, M. Karagounis, D. Koukola, F. Loddo, S. Orfanelli, A. Pradas, G. Traversi. "Characterization and verification of the Shunt-LDO regulator and its protection circuits for serial powering of the ATLAS and CMS pixel detectors", 2022 Journal of Physics: Conf. Ser. 2374 012071, DOI: 10.1088/1742-6596/2374/1/01207
• A.Pradas, F.Arteche, C. Esteban, F.J. Arcega, E. Jiménez, D. Koukola, S. Orfanelli, J. Christiansen,”RD53A chip susceptibility to electromagnetic conducted noise“, Proceedings of Science, Vol 370, April 2019

El ITA oferta una serie de servicios especializados, enfocados en el diseño, desarrollo y validación de tecnologías microelectrónicas, particularmente en el ámbito de circuitos analógicos y dispositivos de potencia. A continuación, se detallan los principales servicios:

• Diseño de circuitos analógicos en tecnologías cercanas a 1µm utilizando herramientas EDA: Este servicio se enfoca en la creación de circuitos analógicos precisos y eficientes, empleando herramientas avanzadas de automatización del diseño electrónico (EDA) para asegurar un rendimiento óptimo en tecnologías de escala micrométrica enfocado a PYMES.
• Desarrollo de modelos de simulación analógicos para etapas de potencia de ASICs (LDOs, shunts, etc.): Se proporciona la creación de modelos de simulación detallados para las etapas de potencia integradas en ASICs, tales como reguladores de voltaje de baja caída (LDOs) y shunts, con el fin de predecir su comportamiento bajo diferentes condiciones de operación.
• Caracterización electromagnética de ASICs y dispositivos de potencia: Este servicio ofrece la evaluación detallada del rendimiento electromagnético de los ASICs y otros dispositivos de potencia, con el objetivo de garantizar su funcionamiento eficiente y cumplir con los estándares de compatibilidad electromagnética (EMC).
• Pruebas de validación funcional en tarjetas de pruebas para ASICs y dispositivos de potencia: Se realizan pruebas exhaustivas de validación funcional, en tarjetas de prueba diseñadas específicamente para ASICs, asegurando que cumplan con los requisitos técnicos y normativos. Esto incluye para el caso de los dispositivos de potencia el diseño de convertidores de potencia para demostrar la viabilidad funcional a nivel industrial.
• Diseño de PCBs flexibles de alta densidad: El diseño de placas de circuito impreso (PCBs) flexibles y de alta densidad es parte integral del proyecto, permitiendo una mayor integración y flexibilidad en la interconexión de componentes electrónicos en aplicaciones complejas.
• Preparación de hojas de ruta de microelectrónica para PYMEs: Este servicio incluye el desarrollo de estrategias y hojas de ruta personalizadas para pequeñas y medianas empresas (PYMEs), facilitando su incursión y crecimiento en el campo de la microelectrónica mediante la adopción de tecnologías y procesos de vanguardia.

Estos servicios están diseñados para ofrecer soluciones tecnológicas avanzadas que faciliten el desarrollo de productos innovadores y la mejora de la competitividad en el sector de la microelectrónica.

El Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA) cuenta con una superficie total construida de aproximadamente 17.000 m², distribuidos en varios edificios que albergan todos los laboratorios dedicados tanto a la prestación de servicios tecnológicos a empresas como a la investigación y desarrollo del instituto.

Entre estos laboratorios, destacan dos por su singularidad en el área de tecnologías eléctricas: el laboratorio de Compatibilidad Electromagnética (EMC) y el laboratorio de Instrumentación Electrónica. El laboratorio de EMC está completamente equipado para realizar una amplia gama de mediciones, desde el nivel de circuitos integrados (ASICs) hasta componentes y sistemas completos. Dispone de dos cámaras anecoicas, aptas para pruebas tanto estandarizadas como no estandarizadas en equipos de diferentes tamaños, además de la caracterización electromagnética de ASICs. Estas cámaras están equipadas con antenas especializadas para la medición de campos magnéticos y eléctricos (como stripline, loops magnéticos, antenas log-periódicas y dipolos) y cuentan con analizadores de espectro y amplificadores de RF con cobertura de hasta 20 GHz. Asimismo, el laboratorio incluye una jaula de Faraday y sondas de voltaje y corriente para realizar pruebas de emisión e inmunidad (como pinzas BCI, pruebas de ESD, entre otras).

Por su parte, el laboratorio de Instrumentación Electrónica está dotado de fuentes de alimentación, cargas y un banco de pruebas para el desarrollo de tecnologías de sincronización de reloj distribuido en el rango de los cientos de picosegundos, basadas en tecnologías White Rabbit para la sincronización precisa de ASICs. Este laboratorio también tiene acceso a las herramientas de diseño Cadence a través de la plataforma Europractice, permitiendo el desarrollo de sistemas y chips analógicos, PCBs flexibles, así como dispositivos de potencia. Las capacidades de simulación se complementan con software especializado como Psim, Cadence, ANSYS EM & HFSS, Comsol Multiphysics y Matlab/Simulink. Además, el laboratorio cuenta con un banco de pruebas para motores y convertidores de potencia de hasta 50 kW, y plataformas de prototipado rápido de dispositivos de potencia, como dSpace y Typhoon, consolidando así su capacidad para llevar a cabo investigaciones avanzadas y desarrollar soluciones innovadoras en el ámbito de la electrónica de potencia y la compatibilidad electromagnética. El equipamiento del laboratorio se complementa con diversas cámaras climáticas  con control de temperatura y humedad. 

Las capacidades tecnológicas del Instituto Tecnológico de Aragón (ITA) se complementan con sus capacidades en transferencia de tecnologia, lo que le permite difundir su saber tecnológico a empresas y sectores del tejido industrial, es espacial a las PYMES. Parte fundamental del modelo de negocio del ITA se basa en la transferencia tecnológica como un proceso clave en su actividad. Con más de 1.000 clientes anuales, colabora tanto con multinacionales como con PYMEs de diversos sectores, tales como automoción, logística, aeronáutica, entre otros. En 2017, alcanzó ingresos por 13 millones de euros, de los cuales el 55% se generaron a través de contratos directos de I+D con empresas. Además, el ITA participa activamente en proyectos nacionales y europeos, como el programa H2020 de la Unión Europea, con un fuerte enfoque en la implicación de PYMEs locales. La difusión de su conocimiento tecnológico se lleva a cabo mediante la organización de jornadas científicas, ponencias en congresos y la participación en ferias tanto nacionales como internacionales. En 2023, el ITA organizó más de 10 jornadas en sus instalaciones y participó en más de 25 eventos de transferencia tecnológica. Asimismo, colabora estrechamente con clústeres y asociaciones empresariales como AECAE, AERA, CAAR, entre otros, con el objetivo de fomentar la I+D en las empresas. El ITA también coordina el consorcio ACTIS dentro de la red Enterprise Europe Network (EEN), que apoya la competitividad e internacionalización de PYMEs a nivel global. A través de estos medios, el ITA demuestra una sólida capacidad para transferir su conocimiento y tecnología a los distintos sectores industriales.

El área de sistemas eléctricos cuenta con unos 12 investigadores, 5 tecnólogos y 1 técnico.

El instituto tecnológico de Aragón (ITA), es un Centro Tecnológico de carácter público, sin ánimo de lucro, dependiente del Gobierno de Aragón, con personalidad jurídica propia, y cuyos fines y funciones principales son los de la promoción de la investigación y el desarrollo con arreglo a los criterios de interés general, orientando su actividad a impulsar la innovación tecnológica de las empresas, a través de la generación, captación, adaptación, transferencia y difusión de tecnologías innovadoras, dentro de un marco de colaboración con otros agentes.

Desde su creación en 1984, las señas de identidad del ITA siempre han sido las de servir de apoyo a la innovación de las empresas, aportando el conocimiento y la tecnología que la empresa tenía dificultad para encontrar internamente. El número de empresas cliente es de alrededor de las 900 empresas/año, pertenecientes a diferentes regiones del Estado, con un número importante también de clientes internacionales. La cifra de negocios en el ejercicio 2020 ascendió a 21 millones de euros, de los cuales un 26% correspondieron a exportaciones. 

A finales del año 2021 el Instituto Tecnológico de Aragón contaba con una plantilla de 250 personas distribuidas en sus dos sedes de Zaragoza (instalaciones principales) y Huesca. Del total de la plantilla, 174 tienen la consideración de personal investigador y tecnólogo (titulados universitarios), y de estos, 49 son Doctores.

Este valioso equipo humano está organizado en 4 principales áreas tecnológicas: Materiales y Componentes; Mecatrónica; Tecnologías Eléctricas; Tecnologías Digitales. Estas 4 áreas reciben el soporte continuado para su actividad tanto de los Laboratorios de Servicios Tecnológicos del Instituto como del área de Formación Tecnológica, así como, por supuesto, de los grupos de gestión corporativa de la organización.

El ITA cuenta con alrededor de 17.000 m2 de instalaciones construidas entre sus dos sedes de Zaragoza y Huesca.

A modo indicativo, el ITA ha participado en el periodo 2017-2020 en  cerca de 83 proyecto de financiación pública competitiva  por un importe en total cercano a los 15 millones de euros. De todos ellos cerca más del 75% de la financiación obtenida correspondió a programas Europeos de I+D  H2020.  

En el presente proyecto participará activamente el área de Tecnologías Eléctricas, cuyos investigadores cuentan con una vasta experiencia en proyectos de desarrollo tecnológico tanto a nivel nacional como internacional. Desde 2008, han sobresalido por su trabajo en el desarrollo de tecnologías de vanguardia para la nueva generación de detectores de física de partículas, en estrecha colaboración con prestigiosos centros de investigación internacional, tales como el CERN (Suiza), el Instituto Max Planck (Alemania), KEK (Japón), SLAC (EEUU) y FERMILAB (EEUU). Además, han establecido alianzas con empresas de renombre, como AIRTEX en el sector automotriz y Wacker-ENARCO en el sector de maquinaria, trabajando en temas de electrónica de potencia, específicamente en tecnologías de GaN (WBG transistors).

A lo largo de estos años, el Instituto Tecnológico ha formalizado múltiples acuerdos de colaboración y ha integrado diversas redes de trabajo en áreas relacionadas con la microelectrónica, destacándose en iniciativas clave que refuerzan su liderazgo en este campo.:

• Convenio de colaboración entre el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) e ITA (MoU KN3482/TE CERN-ITAINNOVA) firmado en enero de 2017. A través de este convenio se fomenta la cooperación tecnológica en electrónica entre los centros y la movilidad de investigadores.
• “Competence center” de la Red Europea de Electrónica de Potencia (ECPE) desde el año 2019
• Miembro de Europractice desde el año  2021
• Miembro de la red RD53, red internacional de colaboración liderada por el CERN destinada al desarrollo de microelectrónica para detectores. En concreto para el diseño de ASICs de tecnología de 65nm resistentes a radiación. Desde el 1 de enero de 2018

Proyectos:

1. Participación del IAC en el proyecto “Enlaces láser de altas prestaciones en espacio libre para comunicaciones terrestres y espaciales en una plataforma de fotónica integrada”. Misiones Ciencia e Innovación PERTE CHIP – 2023 (En curso).
2. Contribución del IAC en el Desarrollo del proyecto HARMONI. Diferentes financiaciones (En curso).
3. Participación del IAC en la Misión PLATO de la ESA. Plan Nacional de Investigación 2023 (En curso).
4. Participación del IAC en la Misión LiteBird de JAXA. Plan Nacional de Investigación. 2023 (En curso).
5. Equipamiento Microelectrónica IAC (Proyecto EMIAC). Plan Nacional de Infraestructuras.

Cinco artículos:

1. Capítulo de libro. Hugo García Vázquez; Alexandre Quenon; Grigory Popov; Fortunato Carlos Dualibe. 2020. Design of an Ultra-Low Power and Ultra-Low Voltage RF-Powered CMOS Front-End for Low-Rate Autonomous Sensors. Wireless Power Transmission for Sustainable Electronics: COST WiPE - IC1301. Wiley, ISBN: 9781119578543. 11.
2. Congreso. A. Arriero; Hugo García-Vázquez; José Javier Díaz; Luis Fernando Rodríguez Ramos; J. Alfonso L. Aguerri; David Álvarez; Francisco J. Diaz-Otero; Fernando Aguado Agelet. A Novel Wavefront Sensor for Solar Adaptive Optics Based on Integrated Photonics. AO4ELT7 - Adaptive Optics for the Extremely Large Telescopes. Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) and ONERA (The French Aerospace Lab ). 2023. Francia.
3. Revista. David Galante-Sempere; Javier del Pino; Sunil Lalchand Khemchandani; Hugo García-Vázquez. 2022. Miniature Wide-Band Noise-Canceling CMOS LNA. Sensors. MDPI. pp.1-8. ISSN 1424-8220.
4. Libro. R. Díaz; S. L. Khemchandani; H. García-Vázquez; J. del Pino. 2014. Design of Low-Noise Amplifiers for Ultra-Wideband Communications. Cutting-edge techniques for ultra-wideband, low-noise amplifier design. McGraw-Hill. pp.1-128. ISBN 978-0-07-182312-8.
5. Revista. Nuno Borges Carvalho et al; Europe and the Future for WPT: European Contributions to Wireless Power Transfer Technology. IEEE Microwave Magazine. IEEE Microwave Theory and Techniques Society. pp.56-87. 2017. ISSN 1527-3342.

• Diseño y caracterización de circuitos integrados con tecnologías microelectrónicas y fotónica integrada.
• Estación de puntas y equipos de medida.
• Máquinas fresadoras y láser para fabricación de PCB
• Máquina semiautomática de Wire-bonding
• Equipamiento para caracterización de circuitos integrados, sensores y detectores en vacío y criogenía.
• Salas limpias.
• Múltiples laboratorios especializados en Electrónica, Software, Mecánica, Óptica
• Talleres especializados de Electrónica y Mecánica

La misión del IAC es realizar y promover cualquier tipo de investigación astrofísica o relacionada con ella, así como desarrollar y transferir su tecnología; difundir los conocimientos astronómicos, colaborar en la enseñanza universitaria especializada de astronomía y astrofísica y formar y capacitar personal científico y técnico en todos los campos relacionados con la Astrofísica; administrar los centros, observatorios e instalaciones astronómicas ya existentes y los que en el futuro se creen o incorporen a su administración, así como las dependencias a su servicio; y fomentar las relaciones con la comunidad científica nacional e internacional.

Con visión en el liderazgo internacional en Astrofísica logrando excelentes resultados científicos y tecnológicos, fortaleciendo los Observatorios de Canarias como "reserva astronómica", atrayendo infraestructuras de investigación de primer nivel, convirtiéndose en un centro de referencia en Europa para la formación de personal investigador y técnico y transfiriendo el conocimiento entre las comunidades científicas.

El IAC lleva más de 40 años desarrollando tecnología para astrofísica terrestre y embarcada, así como para el sector aeroespacial. En particular, se ha estado trabajando con el objetivo de ser un centro de referencia en semiconductores para astrofísica, siendo la fotónica integrada y la microelectrónica algo fundamental como se refleja dentro del actual Plan Estratégico del IAC.

Algunas de las acciones que se han llevado a cabo hasta ahora por el Departamento de Electrónica del Área de Instrumentación con el Laboratorio de Circuitos Integrados (LABIC) y por el grupo de Comunicaciones Ópticas de IACTEC con el Laboratorio de Comunicaciones Cuánticas (QCOMLAB) se pueden resumir como:

• Identificación de los sistemas o elementos dentro de la instrumentación astrofísica y aeroespacial susceptibles de ser mejorados utilizando tecnologías microelectrónicas, fotónica integrada y comunicaciones cuánticas.
• Colaboraciones con otros centros de investigación y empresas privadas del sector.
• Desarrollo de elementos para Instrumentación Astrofísica y aeroespacial como circuitos integrados para óptica adaptativa, polarimetría, detectores para astronomía, compensación de turbulencia atmosférica, sensores de frente de onda, comunicaciones ópticas.

Proyectos:

1. GphT-BCI, Graphene Transistors for High-Density Brain-Computer Interfaces, Ref: 101136541, Funded by European Union’s Horizon Europe research and innovation programme, 01-12-2023/30-11-2026; https://cordis.europa.eu/project/id/101136541
2. Graphene Core1- Graphene-based disruptive technologies, Ref: 696656; Funded by European Commission, 01/01/2016-31/03/2018, https://cordis.europa.eu/project/id/696656; GrapheneCore2 - Graphene Flagship Core Project 2, Ref: 785219; Funded by European Commission, 01-04-2018/31-03-2020, https://cordis.europa.eu/project/id/785219; GrapheneCore3, Graphene Flagship Core Project 3, Ref: 881603; Funded by European Commission, 01-04-2020/30-09-2023, https://cordis.europa.eu/project/id/881603.
3. LEIT, Lossless information for Emerging Information Technologies; Ref: 885689; Funded EUROPEAN RESEARCH COUNCIL /ERC Advanced GRANTS; 01/01/2021-31/12/2026, https://cordis.europa.eu/project/id/885689.
4. TOCHA, Dissipationless topological channels for information transfer and quantum metrology; Ref: 824140; Funded by H2020-FETPROACT-2018-2020; 01/01/2019- 30/06/2024; https://cordis.europa.eu/project/id/824140.
5. DeQD - Deterministic Quantum Dots for Quantum Photonics, Funded by Danmarks Innovationsfond; 01/06/2024- 31/05/2027.

Cinco artículos:

1. Nanoporous graphene-based thin-film microelectrodes for in vivo high-resolution neural recording and stimulation. Nature Nanotechnology, 2024
2. Full-bandwidth electrophysiology of seizures and epileptiform activity enabled by flexible graphene microtransistor depth neural probes. Nature Nanotechnology, 2022
3. Two-dimensional materials prospects for non-volatile spintronic memories. Nature, 2022
4. Epitaxially Driven Phase Selectivity of Sn in Hybrid Quantum Nanowires. ACS Nano, 2023
5. Bottom-up synthesis of multifunctional nanoporous graphene. Science, 2018

Equipamiento dedicado a microscopia avanzada de materiales y dispositivos:

El ICN2 cuenta con una Unidad de Microscopía Electrónica equipada con: SEM ambiental de alta resolución FEI Quanta650F con cámara compatible con obleas de 20mm y detección EDX; SEM de ultra-alta resolución (<1nm) FEI Magellan 400L que permite trabajar a bajos voltajes (<1kV) para obtener información superficial de la muestra, con detección EDX de alta sensitividad; TEM de alta resolución HR(S)TEM FEI Tecnai F20 con modos de imagen HRTEM y STEM, así como capacidad analítica por espectroscopías EDX y EELS para obtener información composicional; dual beam TFS Helios 5UX para preparación de lamelas para TEM así como nanofabricación y estructuración de superficies; microscopio AC(S)TEM TFS Spectra 300 con doble corrección de aberración (en imagen y en sonda) y monocromador con resolución espacial inferior a 50pm (a 300kV) y en energía <25meV, que permite obtener imágenes y mapas composicionales a escala atómica gracias a su detector EDX SuperX y un espectrómetro de detección directa Gatan K3; nuevo microscopio con doble corrección de aberración y monocromador para experimentos in-situ con portamuestras para calentamiento-enfriamiento-biasing, gases-temperatura, y electroquímica en líquido; laboratorio de preparación de muestras con sputtering, limpiador de plasma, pulidora automática, fresadora con haz de iones, microscopios ópticos, etc.

Equipamiento dedicado a la preparación de materiales bidimensionales y a microfabricación:

El ICN2 cuenta con una sala blanca (ISO6/ISO7) de Micro y nanofabricación equipada con: Litografia de ultra alta resolución por haz de electrones (8nm de resolución), litografía óptica UV por haz laser focalizado (1um de resolución), litografía óptica UV con mascara de alineamiento, equipo de ataque seco por plasma (ICP-RIE), equipo de limpieza y activación de superficies por plasma de oxígeno, equipos de depósito de capas delgadas (Atomic Layer Deposition (ALD), pulverización catódica (sputtering) y evaporación por haz de electrones), spin-coating, placas calefactoras, horno, bancos químicos y equipos de caracterización (microscopia óptica, perfilometría mecánica y perfilometría óptica 3D). También se dispone de equipo para hacer conexiones a chips mediante microcableado (wirebonder).

Crecimiento de materiales bidimensionales:

El ICN2 cuenta con varios reactores de CVD/MOCVD para el crecimiento de materiales bidimensionales. Reactor CVD 1, para crecimiento de grafeno por deposición química en fase vapor con sustrato catalítico, tamaño de muestra hasta 4x8 cm. Reactor CVD 2, para crecimiento de grafeno por deposición química en fase vapor con sustrato rígido, tamaño de muestra hasta 2x2 cm. Reactor MOCVD, para crecimiento de dicalcogenuros 2D (MoS2) por deposición química en fase vapor con precursores metalorgánicos, tamaño de muestra hasta 2x2 cm. Reactor MOCVD Aixtron BM, para crecimiento de dicalcogenuros 2D (MoS2) por deposición química en fase vapor con precursores metalorgánicos, tamaño de muestra 4”.

En el ámbito de los materiales semiconductores y sus tecnologías, el ICN2 puede contribuir al Centro de Competencia en dos áreas cientifico-tecnológicas diferenciales:

• Preparación de materiales bidimensionales y sus tecnologías de microfabricación de dispositivos
• Microscopía electrónica avanzada para el estudio de materiales y dispositivos semiconductores

Proyectos:

Cinco artículos:

• FIB-SEM (estaciones de trabajo Carl Zeiss AURIGA CrossBeam con un detector STEM) que permite el grabado asistido por electrones e iones, así como el crecimiento de capas metálicas y el ataque químico localizado mediante un GIS (sistema de inyección de gas). Además, la litografía de electrones e iones es posible gracias a un sistema generador de patrones de 16 bits de 400 MHz (Raith GmbH multibeam).
• SEM de presión variable (Carl Zeiss Sigma Field Emission SEM), equipado con un detector EDX para análisis composicionales mediante rayos x.
• Litografía óptica sin máscara (láser de 405 nm y mesa interferométrica, Heidelberg DWL66fs), con un tamaño mínimo en los motivos litogafiados de 600 nm y una precisión en la superposición de capas por debajo de 200 nm. Permite exponer muestras de 220 mm a 5 mm y la fabricación de máscaras de sombra en diferentes tipos de sustratos.
• Litografía óptica con un alineador de máscaras (KLOÉ UV-KUB 3) que ofrece una alta velocidad con una resolución máxima de 1 um
• Crecimiento de capas metálicas y de óxido por evaporación por haz de electrones (Angstrom Evovac), pulverización (AJA ATC-Orion 5 UHV) y sistemas de depósito por capa atómica (Cambridge Nano Fiji200)
• Ataque mediante iones reactivos (Plasma POD Sytem JLS y ICP-RIE Oxford Plasmalab 100), uno de ellos con refrigeración criogénica.
• Equipo de plasma para limpieza, activación de superficies,etc (TEPLA 600).
• Cableado para encapsulación de dispositivos mediante ultrasonidos (Wire Bonder TPT-HB100).
• Sistema de medida de transporte electrónico con resolución en el rango de los nV y los pA (Mesa de medida a 4 puntas Everbeing Int’L Corp y analizador de parámetros Keithley 4200-SCS).
• Horno ultra-rápido capaz de alcanzar 1000 C en unos 12 s. Permite realizar recocidos, cambios de estructura cristalina, pirolisis, en diferentes atmósferas gaseosas. Ofrece, además, la posibilidad de implementar procesos complejos con gran facilidad, combinando rampas de potencia, temperatura, cambio de gases, etc (AnnealSys AS-Micro).
• Perfilómetro mecánico de alta precisión (Bruker Dektak XT).
• taque y procesado de muestras en campanas húmedas, específicas para solventes-bases, ácidos, y procesos de litografía.
• Sierra de diamante para corte de materiales cerámicos y metálicos (Bruker) y marcador de punta de diamante de alta precisión para seccionado de obleas de silicio.
• Microscopios ópticos (Leica DM750 y DM4000).

Las tarifas del año 2024 se pueden encontrar en el siguiente enlace:

https://nanociencia.imdea.org/es/servicios/laboratorios/centro-de-nanofabricacion/tarifas

El Centro de Nanofabricación "NanoFabLab" de IMDEA Nanociencia está ubicado en una sala limpia de 200 m2, repartidos en dos zonas. Una primera zona, con calidad de aire ISO-5 (equivalente a CL-100) con un área aproximada de 60 m2, está dedicada a los servicios de litografía electrónica, litografía óptica y litografía nano-imprint; junto con una sala de química para procesos de preparación de superficies, resinas y revelado. Una segunda zona, con una superficie útil aproximada de 140m2 y una calidad de aire ISO-6 (CL-1000), se dedica a la preparación de capas de película delgada mediante deposición de capa atómica (ALD), evaporación térmica y 'sputtering', así como al ataque mediante haces de iones reactivos. También consta de un área para encapsulado de dispositivos, recocido y vitrificación de muestras, caracterización eléctrica, perfilometría, o microscopía óptica. Además, en esta zona ISO-6 también existe una sala aislada para procesos en bancada de química húmeda.

En el Centro de Nanofabricación, participamos activamente en proyectos de investigación relacionados con dispositivos basados en materiales 2D para la electrónica, memristores cuánticos, detectores de fotones individuales y emisores de fotones individuales, detectores THz basados en superconductores para aplicaciones espaciales y resonadores de microondas superconductores para la computación cuántica (en colaboración con CAB-CSIC/INTA).

Además, brindamos soporte de nanofabricación a grupos de investigación sobre una variedad de temas como materiales de baja dimensionalidad, fermiones de Majorana, centros de vacantes de nitrógeno, interacciones vórtice-materia en dispositivos magnéticos-superconductores, esquirmiónica, funciones físicas no clonables, generadores de números aleatorios cuánticos y metrología cuántica.

En el centro se fabrican y analizan muestras de diversos tipos:

• Semiconductores para microelectrónica (silicio, óxido de silicio, nitruro de silicio, InGaAs, etc).
• Materiales 2D (grafeno, MoS2).
• Multicapas metálicas (magnéticas, superconductoras).
• Superficies poliméricas micro y nanoestructuradas.
• Muestras biológicas (células y bacterias sobre diferentes sustratos, sistemas para mejorar la eficacia y precisión en la localización de la entrega de medicamentos).

Las muestras se conservan desde el momento de la recepción hasta la entrega, en cajas desecadoras en atmósfera de nitrógeno, en condiciones constantes de temperatura (20C) y humedad (45-50%). Aquellas muestras sensibles a la radiación ultravioleta, se almacenan específicamente en un desecador con filtros adecuados a este tipo de radiación.

Se dispone a su vez de desecadores en vacío, cuando las características de la muestra así lo requieren.

La manipulación de muestras se realiza siempre en un entorno limpio y utilizando pinzas antiestáticas acordes al tipo de muestra.

• Dr. Daniel Granados Ruiz – RESPONSABLE CIENTÍFICO/TÉCNICO DEL SERVICIO con vinculación permanente en el centro.
• Dr. Manuel Rodríguez Osorio – Personal técnico del servicio con vinculación permanente en el centro IMDEA Nanociencia (Research-Staff).
• Dra. María Acebrón Rodicio - Personal técnico del servicio con vinculación permanente en el centro IMDEA Nanociencia. (Research-Staff).
• Dr. Fernando Jiménez Urbanos – Personal técnico del servicio con vinculación permanente en el centro IMDEA Nanociencia. (Research-Staff).
• Andrés Valera Bernal – Personal técnico del servicio con vinculación permanente en el centro IMDEA Nanociencia. (Técnico en Electrónica y Mantenimiento).
• Iván Redondo Castilla – Personal técnico del servicio con vinculación permanente en el centro IMDEA Nanociencia. (Técnico de criogenia, mantenimiento y climatización)
• Ramón Bernardo-Gavito – Investigador
• Paolo Perna – Investigador
• Fernando Ajejas – Investigador
• Mariela Menghini – Investigadora
• Manuela Garnica – Investigadora
• Alberto Martín – Investigador
• Emilio Pérez – Investigador
• Allan Johnson – Investigador
• Thomas Hermans – Investigador
• Ana Pizarro – Investigadora
• Enrique Cánovas – Investigador
• Juan Cabanillas – Investigador
• Teresa González – Investigadora

Además, cuenta con más de 20 técnicos especialistas en posesión de Doctorado, 15 técnicos FP, más de 90 estudiantes pre-doctorales, 60 Investigadores ´Post-Doctorales y más de 60 investigadores y profesores de investigación en plantilla.

IMDEA Nanociencia es uno de los siete institutos que forman parte de la red IMDEA (Institutos Madrileños de Estudios Avanzados) en la Comunidad de Madrid, España. Fundado en 2007, se dedica a la investigación de vanguardia en el campo de la nanociencia y la nanotecnología, con un enfoque multidisciplinar que abarca desde la ciencia fundamental hasta el desarrollo de tecnologías avanzadas. Su misión es no solo generar nuevo conocimiento, sino también promover su transferencia al sector industrial.

Entre sus principales áreas de investigación se incluyen:

• Materiales y dispositivos cuánticos: El instituto se especializa en el diseño y caracterización de materiales cuánticos, como superconductores y aislantes topológicos, con aplicaciones en tecnologías cuánticas emergentes, como la computación y la criptografía.
• Síntesis química avanzada: IMDEA Nanociencia cuenta con capacidades punteras para la síntesis de materiales a escala nanométrica. Esta capacidad es clave para desarrollar materiales funcionales, como catalizadores, polímeros conductores y materiales bidimensionales (2D).
• Células solares orgánicas: Investigan nuevas generaciones de células solares basadas en materiales orgánicos e híbridos, que son más flexibles, ligeras y de menor costo en comparación con las células de silicio tradicionales. Estas innovaciones tienen aplicaciones en el desarrollo de energías renovables sostenibles.
• Dispositivos neuronales: Trabajan en el diseño y fabricación de dispositivos neuronales basados en nanomateriales, enfocados en mejorar la interacción entre sistemas biológicos y electrónicos, lo que tiene potencial en prótesis neuronales y tratamientos para enfermedades neurodegenerativas.
• Capacidades de micro y nanofabricación en el NanoFabLab: El NanoFabLab de IMDEA Nanociencia está equipado con tecnología de última generación para la fabricación de dispositivos a micro y nanoescala. Este laboratorio permite la investigación avanzada en electrónica, fotónica y dispositivos biomédicos.

Además, el instituto también trabaja en el desarrollo de materiales nanostructurados para aplicaciones en electrónica, energía y salud, con un fuerte enfoque en la spintrónica, tecnologías que mejoran la eficiencia de dispositivos electrónicos. Asimismo, investiga nuevas fuentes de energía, como baterías avanzadas y celdas solares, lo que lo convierte en un actor clave en la transición hacia tecnologías más sostenibles.

IMDEA Nanociencia colabora con instituciones académicas, empresas y centros de investigación a nivel nacional e internacional, posicionándose como un referente en nanociencia y en el desarrollo de tecnologías innovadoras con un fuerte impacto industrial.