Banca de DEFESA: ÉDSON ALVES DA SILVA

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : ÉDSON ALVES DA SILVA
DATA : 22/07/2026
HORA: 14:00
LOCAL: google meet
TÍTULO:

Modelagem de Transistores para o Projeto de um Regulador LDO em Aplicações Cryo-CMOS

PALAVRAS-CHAVES:

Cryo-CMOS. Modelagem criogênica. BSIM4. SkyWater 130 nm. Regulador LDO. Computação quântica 

PÁGINAS: 109
RESUMO:

O avanço da computação quântica exige circuitos eletrônicos clássicos que operem em temperaturas criogênicas, próximos aos qubits. Porém, os modelos compactos de processos CMOS convencionais, incluindo o PDK aberto SkyWater 130 nm, são desenvolvidos e validados apenas em temperatura ambiente, limitando seu uso em projetos para baixas temperaturas. Este trabalho apresenta modelos compactos BSIM4 da tecnologia SkyWater 130 nm calibrados com dados experimentais a 4 K e validados em nível de circuito. A calibração utiliza a plataforma CryoBench, desenvolvida neste trabalho e disponibilizada como software aberto, que combina inicialização física baseada no modelo EKV com otimização por evolução diferencial em blocos de parâmetros fisicamente correlacionados, integrada ao simulador ngspice. As 21 calibrações aprovadas (10 NFET e 11 PFET) são consolidadas em modelos binados compatíveis com o fluxo do PDK, com erros relativos médios de corrente em forte inversão entre 0,42% e 2,28% para as principais geometrias, desempenho competitivo com o fluxo aberto IceMOS, com a vantagem de ser totalmente automatizado. Como validação, um regulador LDO é dimensionado em 300 K pela metodologia gm/ID e avaliado em 4 K sem alterar dimensões, de modo que as diferenças sejam atribuídas ao comportamento criogênico dos dispositivos. Em 4 K, a configuração original perde a capacidade de regulação. Após reconfiguração da malha de realimentação, comum às duas temperaturas, o regulador permanece estável, com margem de fase de 80,9 ◦ , porém com aumento do dropout mínimo de 0,40 V para 0,77 V, redução de cerca de 24 dB no ganho DC de malha e degradação de cerca de 26 dB na rejeição às variações da alimentação. A análise do ponto de operação indica que essas mudanças decorrem principalmente do aumento das tensões de limiar em operação criogênica, que altera significativamente a polarização do circuito. Os resultados mostram que modelos compactos calibrados para baixas temperaturas são essenciais ao projeto de circuitos cryo-CMOS, pois efeitos determinantes para o desempenho permanecem ocultos quando se usam apenas modelos validados em temperatura ambiente. Todo o fluxo proposto, da modelagem à caracterização por gm/ID e ao projeto de circuitos, foi desenvolvido apenas com ferramentas e tecnologias abertas, permitindo sua reprodução por outros pesquisadores.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 2048965 - FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
Interno - 1158600 - ISAAC BARROS TAVARES DA SILVA
Externo à Instituição - MARCELO ANTONIO PAVANELLO