fondazionebruno kessler centro materialie microsistemi · singoli fotoni (spad) organizzati in...
TRANSCRIPT
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
Fondazione Bruno KesslerCentro Materiali e Microsistemi
Sviluppo e produzione Microdispositivi per lo Spazio
Pierluigi Bellutti Micro-Nano characterization and Fabrication Facility (MNF)
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
Sistema della Ricerca del Trentino
Provincia
autonoma
Trento
Fondazione Bruno Kessler
University of Trento
Fondazione Edmund
Mach
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
Centro Materiali e Microsistemi (CMM)
La nostra Ricerca è finalizzata a sostenerel’ innovazione attraverso la costruzione diuna rete che include aziende, istituzioni diricerca, università, istituzioni pubbliche eutilizzatori finali (connect & develop)
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMM: quattro Linee di Ricerca
FunctionalMaterials: Carbon-
based and Nanostructured
Imagers & Radiation Sensors
MicrosystemsIntegrated
Systems
Micro Nano characterization and fabrication Facility
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
Four large Labs ( ̴ 1600 m2)• Microfabrication Area: a 150 mm CMOS like pilot line with
2 Clean Rooms for device realization focussed on:
Radiation Detectors and MEMS(class 10 and 100) (class 100 and 1000)
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
CMM: Micro Nano characterization and fabrication Facility (MNF)
ISO 9001-2008
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
• Testing Area for device parametric and functional testing
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
CMM: Micro Nano characterization and fabrication Facility (MNF)
ISO 9001-2008
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
• Packaging and Integration Area for device packaging and microsystems assembly
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
CMM: Micro Nano characterization and fabrication Facility (MNF)
ISO 9001-2008
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
• Material Characterization Area
CMM: Micro Nano characterization and fabrication Facility (MNF)
ISO 9001-2008
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
• FBK: capacità di sviluppare soluzioni avanzate di sensoristicaintegrata con tecnologie microelettroniche e MEMS abbinate allosviluppo di sistemi;
• Facility:
• interna per lo sviluppo, la fabbricazione e la produzione disensori di radiazione e MEMS;
• Esterna con diverse CMOS foundries + partnership strategicacon LF (Avezzano) dotata di tecnologie all’avanguardia(110/150nm) per sensori di immagini;
• Esperienza in diversi progetti ESA/ASI su attività ad elevata edimmediata ricaduta su applicazioni terrestri.
Situazione attuale (dispositivi)
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
ESA/ESTEC Contract Nr. 14628/NL/CK, MEM Switch, “Microwave Electrostatic Micro-Machined Devices for On-Board
Applications”, Prime contractor Alenia Spazio.
ESA/ESTEC Contract 20622/07/NL/GLC), MATRIX, “Very Large Order Switch Matrices Using MEMS Technology”,
ARTES 5 program, prime Contractor Alenia Spazio (TAS-I).
ESA/ESTEC Contract No: 20847/07/NL/GLC, Redundancy, “High Reliability MEMS Redundnacy Switch”, TRP program,
prime contractor FBK.
ESA/ESTEC Contract No. 22706/09/NL/GLC, MIGNON, “Microwave Micro- Machined Filters”, TRP program, prime
contractor RF Microtech.
ESA/ESTEC Contract No. 4000104542, MEMOS, “High-Q MEMS Resonator for High Performance Oscillators”, TRP
program, prime contractor FBK.
ESA/ESTEC AO/1-6730/11/NL/GLC, MEMTOS, “Widely Tunable MEMS LC Tank for Wideband Oscillators”, TRP
program, prime contractor FBK.
ESA contract No. 4000102425/10/NL/EM “Development, ESCC Evaluation and Qualification of an EuropeanRadiation
Tolerat Optocoupler”, contractor Opto-i
ESA/ ESTEC/Contract No. 4000104712/NL/RA, “Development and ESCC approval of an European source of 8-channel
silicon phototransistors for optical encoders”, contractor Opto-I
ESA tender TEC-QTC/2012SoW07/SH (ready to start), “Manufacturing and preliminary space assessment of a new
multi-channel silicon photodiode for optical encoders”, contractor Opto-I
ESTEC/Contract No. 4000102940/11/NL/NR, “Silicon Drift Detectors For Gamma-Ray Scintillators Development”
ESTEC/Contract No. 4000103730/11/NL/EM, “Miniaturized Imaging LIDAR System (Phase 1)”, prime contractor CSEM
ESA Contract No. 4000113067/14/NL/Sfe, Compressive Sensing Technologies for Compact LiDAR Systems – CSIL
(CECILE), prime contractor CSEM
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS Device for Space: Project Reference List
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
Space Technologies @ FBK-CMM
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
Titolo
Descrizione
Collaborazioni & partnership
Applicazione
Micro-interruttori MEMS
Centri di Ricerca e EoI da parte di impresea livello nazionale
Integrazione di tecnologie MEMS per larealizzazione di microinterruttori (circuitbreakers) e deviatori (switchgear-basedsystems) impiegati nel controllo,protezione e isolamento elettrico dicircuiti, reti e strumentazione.
Attività di R&D per la conversione ditecnologie già consolidate per larealizzazione di RF MEMS Switches pertelecomunicazioni verso applicazioni negliimpianti e elettronica di controllo.
Linea di Ricerca: Microsystems
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
Titolo
Descrizione
Collaborazioni & partnership
Applicazione
RF MEMS pertelecomunicazioni
Integrazione di tecnologie MEMS per larealizzazione di moduli di RF Switchesohmici e capacitivi insieme a componentipassivi ad alte prestazioni pertelecomunicazioni. Disponibilità diintegrazione on-chip di una ampia libreria dicomponenti.
Fom Silicon Chip to PCB borad with drivingelectronic
Inizialmente sviluppata per le comunicazionisatellitari, attualmente si è manifestatol’interesse per applicazioni nell’ambito dellatelefonia mobile.
Alliance con RF Microtech Srl (Design andtesting) e OTPOI Srl (Packaging). Contatticommerciali con imprese nazionali(Thales/Selex, SIAE, SMEs), e internazionali(Ericsson, Huawei).
Linea di Ricerca: Microsystems
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
Titolo
Descrizione
Collaborazioni & partnership
Applicazione
Sensori di Flusso e Microthrusters MEMS
Imprese nazionali nel settore dello spazio(Thales/Selex) e SMEs (SITAEL)
Dispositivi MEMS basati su tecnologieBulk Micromachining per la realizzazionedi sensori di flusso/gas e di microthrustersper microsatelliti
Componenti per sistemi Mass FlowControllers utilizzati nellamicropropulsione (cold gasmicropropulsion) di satelliti nello spazio ein microsatelliti. Attuale interesse è laconversione delle tecnologie perapplicazioni nel settore degli impiantitermici (boilers) e distribuzione diriscaldamento (thermal power plants).
MEMS-based microthruster
MEMS-based flow sensor
Linea di Ricerca: Microsystems
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
Titolo
Descrizione
Collaborazioni & partnership
Applicazione
Sistemi microfluidici e lab on chip
Imprese nazionali nel settore dello spazio(ACS, PHOENIX-RTO Srl), e internazionali(EPIGEM-UK, LIONIX-NL, QCL – UK)
Dispositivi microfluidici per ilmonitoraggio nel lungo termine di colturecellulari in laboratori spaziali. I sistemisono dotati di sensori elettrochimici eattuatori per il mantenimento dellecondizioni vitali delle cellule.
Sistemi automatici per test farmacologici escreening tossicologici in condizioni dimicrogravità in laboratori spaziali.In ambito terrestre l’interesse principale èil settore biomedicale e agrofood per ilcontrollo di qualità dei prodotti alimentari.
Microfluidic platform with integrated sensors
Linea di Ricerca: Microsystems
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
FotoaccoppiatoriTitolo
Descrizione
Applicazione
Fototransistori tecnologia custom FBK for space, inizialmentesviluppati per applicazioni industriali, accoppiati confotoemettitore LED commerciale, montati configurazioneplanare e verticale in package a tenuta ermetica
Robotica/prostetica, sensoristica per lo spazio, biomedicale,telecomunicazioni…
OptoI MicroelectronicsCollaborazioni & partnership
Linea di Ricerca : Imagers and Radiation Sensors
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
Titolo
Descrizione
Applicazione
Sensore ottico 8 canali per encoder realizzato con tecnologiaFBK space (in valutazione ESSC)
Robotica, sistemi di guida satellitare
Ricevitore ottico 8ch per encoder
OptoI MicroelectonicsCollaborazioni & partnership
Linea di Ricerca : Imagers and Radiation Sensors
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
Rivelatori di radiazione a deriva di silicio.Titolo
Descrizione
Applicazioni
Le camere a deriva di silicio sono sviluppatein tecnologia microelettronica custom. Il particolaredisegno permette di minimizzare il rumore dovutoal rivelatore.
Rivelazione di raggi X molli e raggi gamma con scintillatori:Strumentazione analitica, astrofisica, fisica nuclearesincrotroni, FEL.
Collaborazioni & partnership
Linea di Ricerca : Imagers and Radiation Sensors
Azienda multinazionaleINFNPolitecnico di MilanoElettra (TS)
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
Rivelatori di singolo fotone al silicioin tecnologia full-custom:SiliconPhotomultipliers - SiPMs
Titolo
Descrizione
Applicazioni
I SiPM sono rivelatori a stato solido dotati di elevato guadagno intrinseco in grado dirivelare i singoli fotoni. Una tecnologia full-custom permette diottimizzare le performance del dispositivo per applicazioni custom ed high-end.
Strumentazione biomedicale, radiation monitoring,physics experiments, homeland security.
10cm2
Spin-off AdvanSiD SRL
Collaborazioni & partnership
Linea di Ricerca : Imagers and Radiation Sensors
INFN, Politecnico di Milano, AdvanSiD SRLCERN, UC Davis, Stanford, UPENN, LFoundry
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
CMOS-SPAD: LIDAR e 3D ImagingTitolo
Descrizione
Applicazioni
Tecnologia basata su rivelatori in grado di rilevare isingoli fotoni (SPAD) organizzati in array operanticome un singolo pixel tipo digital SiPM e dotati dielettronica di processing integrata (time-gatedcounter and/or TDCs). Risoluzione spaziale dasingolo pixel fino a matrici bidimensionali.
Sistemi LIDAR di misura della distanzaestremamente compatti e in grado di operare incondizioni critiche (forte luce ambiente, elevatafrequenza di misura): ranging multipunto perlanding/randevouz, controllo industriale,automotive
SPAD: IPs within several CMOS fab
120x160-pixel time-resolved SPAD in CMOS 350nm
Collaborazioni & partnership
Linea di Ricerca : Imagers and Radiation Sensors
Trasferimento tecnologico e sviluppo di un sensoreper multinazionale leader nel settore del controlloindustriale, progetti ESA in collaborazione con CSEM(MILS, MILA)
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
Sensori di immagine CMOS: HDR, Low-power,3D Imaging, X-ray imaging
Titolo
Descrizione
Applicazioni
Capacità di sviluppare e caratterizzare sensori diluce visibile basati su Active Pixels declinati in arraylineari o matriciali e dotati di elettronica diprocessing (amplificatori di colonna e ADC)integrata. Disponibile anche tecnologia per sensoridi immagine ultra-low power dotati di pixel-levelprocessing.
Sensori di immagine visibile e X-ray, per applicazionispaziali, controllo industriale, sicurezza esorveglianza, applicazioni medicali.
QVGA 3D TOF Imager in 180nm
Point-cloud 3D ImageCollaborazioni & partnership
Linea di Ricerca : Imagers and Radiation Sensors
Trasferimento tecnologico e sviluppo di un sensoreper azienda multinazionale leader nel settoreelettronica di consumo
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
CMMCENTRE FOR MATERIALS AND MICROSYSTEMS
• Grazie al nuovo Centro INFN TIFPA ed agli accordi tra INFN e FBKsi aprono nuove prospettive di R&D e caratterizzazione specificalegata alla rad hard (protoni ora, neutroni in futuro) sia per idispositivi che per i materiali (lo sviluppo materiale è uno deitemi centrali di FBK-CMM
• Recente sviluppo con OptoI Microelectronics di procedura dipackaging ermetico e relativi test di qualità
Nuove Attività
P. Bellutti ASI Roma 20 Gennaio 2016
La Componentistica Nazionale per lo Spazio: Stato dell’Arte, Sviluppi e Prospettive
GRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONE
Pierluigi Bellutti Micro-Nano characterization and Fabrication Facility