Integración monolítica CMOS de sensores inalámbricos

Abstract

En esta tesis se presenta el diseño de un sistema inalámbrico con dos sensores integrados monolíticamente utilizando únicamente tecnología CMOS. Esta integración permite que el sistema diseñado sea funcional directamente desde la fábrica sin la necesidad de utilizar componentes adicionales o post-procesos, logrando así una reducción en el precio del sistema. Esta reducción se debe a que los procesos de empaquetado del sistema representan el 50% en la fabricación de sistemas de sensores inalámbricos producidos mediante otras técnicas de fabricación. El sistema inalámbrico diseñado se implementó en un área de 1,5 x 1.5 mm². Dentro del mismo se incluyó un módulo de recepción de energía por acople inductivo compuesto de una antena integrada en el chip, un rectificador doblador y un regulador Iow-drop-out, un módulo de telemetría compuesto por un oscilador UHF cross-coupled a 960 MHz con una antena integrada en el chip, un sensor de temperatura bandgap, un sensor capacitivo, un sistema de conversión de corriente a pulso de ancho variable y un controlador asíncrono que permite enviar la información generada por los sensores. El costo y tamaño de los sistemas completamente integrados habilita su integración de manera ubicua en objetos y procesos donde la implementación de estos sistemas se encontraba limitada por las tecnologías existentes. Las aplicaciones más relevantes para este tipo de tecnología están en el campo de monitoreo de elementos sensibles como medicamentos, en implantes para monitoreo de condiciones médicas, la estimación dinámica de fechas de caducidad de alimentos y seguridad en elementos que pueden ser adulterados. Los sistemas completamente integrados son de interés para capturar la información generada por objetos y procesos, en propuestas como el internet de las cosas IOT y sistemas de adquisición de datos para realizar la optimización de procesos y recursos mediante los análisis desarrollados en el marco del Big Data