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Master Theses

Supervisor: Jonas Gehrunger/Leon Mayrhofer
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In FPGAs werden zur Speicherung der Konfigurationsdaten typischerweise SRAM-Speicherzellen verwendet. Diese stellen einen flüchtigen Speicher dar, verlieren also bei Unterbrechung der Spannungsversorgung ihre Information. Deswegen wird an Non-Volatile (NV)-FPGAs geforscht, die nicht-flüchtigen Konfigurationsspeicher besitzen. Eine Möglichkeit, diese zu implementieren, stellen Speicherzellen aus Memristoren dar.

Memristoren sind elektrische Bauelemente, deren Widerstandswert von der Vorgeschichte des hindurchgeflossenen Stromes abhängt. Aufgrund der additiven Fertigung von Memristor-basierten Speichern ist davon auszugehen, dass ein gewisser Anteil der Speicherzellen defektbehaftet ist. Diese potentiellen Defekte müssen im Entwurf der Architektur und Synthese-Werkzeuge für NV-FPGAs berücksichtigt werden.

In vorhergehenden Arbeiten wurde gezeigt, dass traditionelle Routing-Elemente, die auf mehrstufigen Multiplexern basieren, besonders intolerant gegenüber defekten Speicherzellen sind. Daraufhin wurde eine neue Architektur für diese Switchbox-Elemente entwickelt, die Memristoren im Signalpfad verwendet. In Simulationen auf Architekturebene hat sich gezeigt, dass dies die Defekttoleranz deutlich steigert.

In dieser Arbeit soll das neuartige Switchbox-Element mit Hilfe einer Analogsimulation untersucht werden. Eine zentrale Rolle spielen dabei Verzögerungszeit und Signalqualität des Elements für verschiedene Architekturen und für verschiedene Bauteilparameter. Weiterhin sollen FeFETs als alternative Schalter untersucht werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zur Optimierung der Switchbox genutzt werden.

Supervisor: Tobias Schwarz
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In FPGAs werden zur Speicherung der Konfigurationsdaten typischerweise SRAM-Speicherzellen verwendet. Diese stellen einen flüchtigen Speicher dar, verlieren also bei Unterbrechung der Spannungsversorgung ihre Information. Deswegen wird an Non-Volatile (NV)-FPGAs geforscht, die nicht-flüchtigen Konfigurationsspeicher besitzen. Eine Möglichkeit, diese zu implementieren, stellen Speicherzellen aus Memristoren dar.

Memristoren sind elektrische Bauelemente, deren Widerstandswert von der Vorgeschichte des hindurchgeflossenen Stromes abhängt. Aufgrund der additiven Fertigung von Memristor-basierten Speichern ist davon auszugehen, dass ein gewisser Anteil der Speicherzellen defektbehaftet ist. Diese potentiellen Defekte müssen im Entwurf der Architektur und bei den Synthese-Werkzeugen für NV-FPGAs berücksichtigt werden.

In einer vorhergehenden Arbeit wurde gezeigt, dass für traditionelle Logik-Elemente (Lookup-Tables) eine gewisse Defekttoleranz allein durch angepasste Synthese-Werkzeuge erreicht werden kann. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die relevanten Schritte des Synthese-Prozesses entsprechend anzupassen. Dazu sollen das Technology Mapping, Packing und Placement der Synthese-Toolchain Verilog-to-Routing modifiziert werden. Die erreichte Defekttoleranz soll anhand der Synthese aussagekräftiger Beispiel-Entwürfe ermittelt werden.

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In principle, no topics are offered for which only knowledge of the Python programming language is sufficient programming knowledge.

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