Detalles
- activo
- Código: IDIPI-313
- Fecha de Inicio: 2023-01-01
- Fecha de Fin: 2024-12-31
- Resumen: El presente proyecto de investigación generará estudios científicos en las áreas relacionadas al diseño, optimización y fabricación de microprocesadores en tecnología de MOSFET. El microprocesador a desarrollar es de tipo RISC V de propósito general que será optimizado para internet de las cosas (IoT). La optimización del circuito se centrará en el diseño mejorado del multiplicador de 16 bits remplazándolo con una técnica llamada Dual Mode Logic. Todo el proceso de diseño y evaluación de diseño será realizado en Ecuador en las Universidades participantes de este proyecto: Universidad San Francisco de Quito, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo y Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay. Una vez que los diseños sean evaluados a nivel lógico en el software Design Compiler de Synopsys. Se implementarán y evaluarán en la herramienta Virtuoso de Cadence, que evalúa a nivel físico el comportamiento y dinámica de cada transistor al interior del microprocesador. En total se estima que son alrededor de 100,000 transistores interconectados que deben cumplir con requisitos de IoT. Los requisitos son baja potencia de consumo sin degradar la frecuencia de operación del dispositivo y pueden ser usados en una gran variedad de aplicaciones que van desde machine learning, agricultura inteligente, sistemas de salud portátiles, sensores de todo tipo, comunicaciones o cualquier dispositivo portátil. Una vez que se consiga el diseño que cumpla con los requisitos, se enviarán los planos de fabricación al consorcio IMEC que se encargará verificar los diseños por última vez. La empresa procederá a la fabricación de 40 microprocesadores. Los dispositivos serán enviados a Ecuador, dónde se hará una evaluación y caracterización exhaustiva y rigurosa de todos los parámetros a nivel experimental. Dentro de los principales puntos a evaluar están: bajo consumo de potencia, frecuencia de operación, área ocupada, fiabilidad, así como un profundo análisis físico de los microprocesadores usando un espectrómetro de fotoelectrones de rayos-X (XPS). Es importante resaltar que este sería el primer microprocesador diseñado y evaluado en Ecuador. Mientras que otros países en la región como Colombia, Chile o Brasil ya lo han hecho hace más de 20 años, Ecuador todavía no ha dado este paso tecnológico tan importante. La industria de semiconductores a nivel mundial está atravesando un momento sumamente importante y delicado ya que por efectos de la pandemia ha elevado los costos de las obleas de silicio, pero por otro lado Estados Unidos está impulsando el desarrollo de tecnología en este campo. Hasta nuestro conocimiento, en el Ecuador solamente la Universidad San Francisco ha logrado diseñar un circuito integrado en 180nm (Tecnología considerada antigua) gracias a sus colaboraciones con Universidades en Francia (ISEP) y en Italia (UNICAL). Es urgente que nuestros estudiantes e investigadores tengan la oportunidad de participar en proyectos como este, que permitan al Ecuador ser partícipes de los avances en la industria de la microelectrónica. El proyecto se plantea para 24 meses.
- Objetivo General: Diseñar y evaluar de las prestaciones de un microprocesador optimizado para IoT reemplazando el multiplicador de 16 bits basado en la técnica de diseño de Dual Mode Logic fabricado en tecnología MOSFET.
- Objetivos Específicos: 1. Realizar un análisis comparativo y el proceso de selección entre varios microprocesadores basados en el conjunto de Instrucciones RISC V de uso general, con extensiones optimizadas para bajo consumo de potencia y el internet de las cosas. 2. Diseñar e implementar el multiplicador de 16 bits que alcance la reducción de al menos 50% de consumo de potencia, retardo y área basado en la metodología Dual Mode Logic. 3. Implementar el microprocesador con reducción de consumo de potencia, retardo y área del microprocesador por al menos 20% gracias a la integración del multiplicador de 16 bits basado en Dual Mode Logic. 4. Caracterizar y verificar los parámetros de operación y criterios de calidad de los microprocesadores bajo diferentes condiciones de trabajo
- Beneficiarios: La presente propuesta se enmarca en la investigación aplicada. Los resultados obtenidos de este proyecto generarán la posibilidad del inicio de una industria dedicada a la fabricación de microprocesadores, sensores y/o dispositivos de control para agricultura de precisión, en la industria de control y automatización creando un vector de desarrollo para que la industria ecuatoriana ingrese de manera firme en la contienda competitiva a nivel nacional y regional utilizando tecnología diseñada en Ecuador. Adicionalmente, la presente propuesta pretende fomentar alianzas academia-industria para que los resultados de esta investigación favorezcan a la producción nacional. Con este aporte, se favorece el apoyo al Objetivo 8 de Desarrollo Sostenible: “Fomentar el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo pleno y productivo, y el trabajo decente para todos. Las alianzas con industrias y empresas dedicadas a brindar servicios de consultoría e implementación de procesos de control industriales a todo nivel se verían fortalecidos de contar con microprocesadores diseñados por ecuatorianos. Se beneficiarán del proyecto de investigación en el ámbito de la planificación, desarrollo, comprobación, y medición de circuitos integrados (CI) mediante el diseño, fabricación y evaluación del primer microprocesador ecuatoriano en tecnología MOSFET optimizado para IoT, la comunidad científica local, nacional e internacional. De la misma manera los estudiantes de la ESPOCH, USFQ y YACHAY TECH tanto de grado como de posgrado que se vinculen al proyecto. Ya que, al trabajar con la colaboración de científicos de Latinoamérica y Europa, se prevé la generación de intercambios académicos tanto de estudiantes como de docentes vinculados a la temática en estudio. Uno de los participantes, Marco Guevara, es chair del capítulo profesional CAS-EDS de la IEEE en el periodo 2022. Desde inicios de año, con iniciativa del capítulo se han creado varios capítulos estudiantiles en los que hay la participación directa de más de 40 estudiantes de pregrado que pueden participar directamente en el desarrollo del proyecto. La mayoría de los estudiantes adherentes a los capítulos son estudiantes de últimos semestres de las carreras de ingeniería electrónica y física.
Miembros
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PAUL PATRICIO ROMERO RIERA -
Director proyecto
p_romero@espoch.edu.ec
SENIOR -
ALBERTO LEOPOLDO ARELLANO AUCANCELA -
Subdirector proyecto
aarellano@espoch.edu.ec
JUNIOR -
EDWIN FERNANDO VITERI NUÑEZ -
Investigador docente
eviteri@espoch.edu.ec
SENIOR -
DIEGO GUILLERMO BARBA MAGGI -
Investigador docente
dbarba@espoch.edu.ec
SENIOR -
DIEGO FERNANDO AVILA PESANTEZ -
Investigador docente
davila@espoch.edu.ec
JUNIOR -
RANDY MATEO CISNEROS MONTERO -
Investigador practicante
randy.cisneros@espoch.edu.ec
NO ASIGNADO -
BRUNO XAVIER FIALLO FALCON -
Investigador tesista de grado
bruno.fiallo@espoch.edu.ec
NO ASIGNADO -
ISRAEL JOSE JARA SANCHEZ -
Investigador tesista de grado
israel.jara@espoch.edu.ec
NO ASIGNADO -
EDISON RAMIRO TACO LASSO -
Investigador externo nacional
rtaco@usfq.edu.ec
NO ASIGNADO -
BYRON DARíO TARABATA TUPIZA -
Investigador externo nacional
btabarata@usfq.edu.ec
NO ASIGNADO -
CARLOS ALBERTO REINOSO JEREZ -
Investigador externo nacional
creinoso@yachaytech.edu.ec
NO ASIGNADO
Grupos
- GRUPO DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN CIENTIFICA Y TECNOLOGÍCA
- GRUPO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO DE ENERGIAS RENOVABLES
Facultades
- INSTITUTO DE INVESTIGACIONES
Carreras
- TELECOMUNICACIONES
- SOFTWARE
- ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN
- MECÁNICA
Programas
- BIOINGENIERIA
- DISEÑO Y PRODUCCIÓN MECÁNICA
- ESPECTROSCOPIA
Líneas
- PROCESOS TECNOLÓGICOS, ARTESANALES E INDUSTRIALES 2019
- TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓN 2019