Built-In test of MEMS capacitive accelerometers for field failures and aging degradation.

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Accelerometer Test Time Reduction with Machine Learning

abstract: With the steady advancement of neural network research, new applications are continuously emerging. As a tool for test time reduction, neural networks provide a reliable method of identifying and applying correlations in datasets to speed data processing. By leveraging the power of a deep neural net, it is possible to record the motion of an accelerometer in response to an electrical stimulus and correlate the response with a trim code to reduce the total test time for such sensors. This reduction can be achieved by replacing traditional trimming methods such as physical shaking or mathematical models with a neural net that is able to process raw sensor data collected with the help of a microcontroller. With enough data, the neural net can process the raw responses in real time to predict the correct trim codes without requiring any additional information. Though not yet a complete replacement, the method shows promise given more extensive datasets and industry-level testing and has the potential to disrupt the current state of testing.Dissertation/ThesisMasters Thesis Computer Science 201

Test of dual axis accelerometers based on specifications compliance

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Analysis and application of digital spectral warping in analog and mixed-signal testing

Spectral warping is a digital signal processing transform which shifts the frequencies contained within a signal along the frequency axis. The Fourier transform coefficients of a warped signal correspond to frequency-domain 'samples' of the original signal which are unevenly spaced along the frequency axis. This property allows the technique to be efficiently used for DSP-based analog and mixed-signal testing. The analysis and application of spectral warping for test signal generation, response analysis, filter design, frequency response evaluation, etc. are discussed in this paper along with examples of the software and hardware implementation

Contactless Test Access Mechanism for 3D IC

3D IC integration presents many advantages over the current 2D IC integration. It has the potential to reduce the power consumption and the physical size while supporting higher bandwidth and processing speed. Through Silicon Via’s (TSVs) are vertical interconnects between different layers of 3D ICs with a typical 5μm diameter and 50μm length. To test a 3D IC, an access mechanism is needed to apply test vectors to TSVs and observe their responses. However, TSVs are too small for access by current wafer probes and direct TSV probing may affect their physical integrity. In addition, the probe needles for direct TSV probing must be cleaned or replaced frequently. Contactless probing method resolves most of the TSV probing problems and can be employed for small-pitch TSVs. In this dissertation, contactless test access mechanisms for 3D IC have been explored using capacitive and inductive coupling techniques. Circuit models for capacitive and inductive communication links are extracted using 3D full-wave simulations and then circuit level simulations are carried out using Advanced Design System (ADS) design environment to verify the results. The effects of cross-talk and misalignment on the communication link have been investigated. A contactless TSV probing method using capacitive coupling is proposed and simulated. A prototype was fabricated using TSMC 65nm CMOS technology to verify the proposed method. The measurement results on the fabricated prototype show that this TSV probing scheme presents -55dB insertion loss at 1GHz frequency and maintains higher than 35dB signal-to-noise ratio within 5µm distance. A microscale contactless probe based on the principle of resonant inductive coupling has also been designed and simulated. Experimental measurements on a prototype fabricated in TSMC 65nm CMOS technology indicate that the data signal on the TSV can be reconstructed when the distance between the TSV and the probe remains less than 15µm

Digital Design of New Chaotic Ciphers for Ethernet Traffic

Durante los últimos años, ha habido un gran desarrollo en el campo de la criptografía, y muchos algoritmos de encriptado así como otras funciones criptográficas han sido propuestos.Sin embargo, a pesar de este desarrollo, hoy en día todavía existe un gran interés en crear nuevas primitivas criptográficas o mejorar las ya existentes. Algunas de las razones son las siguientes:• Primero, debido el desarrollo de las tecnologías de la comunicación, la cantidad de información que se transmite está constantemente incrementándose. En este contexto, existen numerosas aplicaciones que requieren encriptar una gran cantidad de datos en tiempo real o en un intervalo de tiempo muy reducido. Un ejemplo de ello puede ser el encriptado de videos de alta resolución en tiempo real. Desafortunadamente, la mayoría de los algoritmos de encriptado usados hoy en día no son capaces de encriptar una gran cantidad de datos a alta velocidad mientras mantienen altos estándares de seguridad.• Debido al gran aumento de la potencia de cálculo de los ordenadores, muchos algoritmos que tradicionalmente se consideraban seguros, actualmente pueden ser atacados por métodos de “fuerza bruta” en una cantidad de tiempo razonable. Por ejemplo, cuando el algoritmo de encriptado DES (Data Encryption Standard) fue lanzado por primera vez, el tamaño de la clave era sólo de 56 bits mientras que, hoy en día, el NIST (National Institute of Standards and Technology) recomienda que los algoritmos de encriptado simétricos tengan una clave de, al menos, 112 bits. Por otro lado, actualmente se está investigando y logrando avances significativos en el campo de la computación cuántica y se espera que, en el futuro, se desarrollen ordenadores cuánticos a gran escala. De ser así, se ha demostrado que algunos algoritmos que se usan actualmente como el RSA (Rivest Shamir Adleman) podrían ser atacados con éxito.• Junto al desarrollo en el campo de la criptografía, también ha habido un gran desarrollo en el campo del criptoanálisis. Por tanto, se están encontrando nuevas vulnerabilidades y proponiendo nuevos ataques constantemente. Por consiguiente, es necesario buscar nuevos algoritmos que sean robustos frente a todos los ataques conocidos para sustituir a los algoritmos en los que se han encontrado vulnerabilidades. En este aspecto, cabe destacar que algunos algoritmos como el RSA y ElGamal están basados en la suposición de que algunos problemas como la factorización del producto de dos números primos o el cálculo de logaritmos discretos son difíciles de resolver. Sin embargo, no se ha descartado que, en el futuro, se puedan desarrollar algoritmos que resuelvan estos problemas de manera rápida (en tiempo polinomial).• Idealmente, las claves usadas para encriptar los datos deberían ser generadas de manera aleatoria para ser completamente impredecibles. Dado que las secuencias generadas por generadores pseudoaleatorios, PRNGs (Pseudo Random Number Generators) son predecibles, son potencialmente vulnerables al criptoanálisis. Por tanto, las claves suelen ser generadas usando generadores de números aleatorios verdaderos, TRNGs (True Random Number Generators). Desafortunadamente, los TRNGs normalmente generan los bits a menor velocidad que los PRNGs y, además, las secuencias generadas suelen tener peores propiedades estadísticas, lo que hace necesario que pasen por una etapa de post-procesado. El usar un TRNG de baja calidad para generar claves, puede comprometer la seguridad de todo el sistema de encriptado, como ya ha ocurrido en algunas ocasiones. Por tanto, el diseño de nuevos TRNGs con buenas propiedades estadísticas es un tema de gran interés.En resumen, es claro que existen numerosas líneas de investigación en el ámbito de la criptografía de gran importancia. Dado que el campo de la criptografía es muy amplio, esta tesis se ha centra en tres líneas de investigación: el diseño de nuevos TRNGs, el diseño de nuevos cifradores de flujo caóticos rápidos y seguros y, finalmente, la implementación de nuevos criptosistemas para comunicaciones ópticas Gigabit Ethernet a velocidades de 1 Gbps y 10 Gbps. Dichos criptosistemas han estado basados en los algoritmos caóticos propuestos, pero se han adaptado para poder realizar el encriptado en la capa física, manteniendo el formato de la codificación. De esta forma, se ha logrado que estos sistemas sean capaces no sólo de encriptar los datos sino que, además, un atacante no pueda saber si se está produciendo una comunicación o no. Los principales aspectos cubiertos en esta tesis son los siguientes:• Estudio del estado del arte, incluyendo los algoritmos de encriptado que se usan actualmente. En esta parte se analizan los principales problemas que presentan los algoritmos de encriptado standard actuales y qué soluciones han sido propuestas. Este estudio es necesario para poder diseñar nuevos algoritmos que resuelvan estos problemas.• Propuesta de nuevos TRNGs adecuados para la generación de claves. Se exploran dos diferentes posibilidades: el uso del ruido generado por un acelerómetro MEMS (Microelectromechanical Systems) y el ruido generado por DNOs (Digital Nonlinear Oscillators). Ambos casos se analizan en detalle realizando varios análisis estadísticos a secuencias obtenidas a distintas frecuencias de muestreo. También se propone y se implementa un algoritmo de post-procesado simple para mejorar la aleatoriedad de las secuencias generadas. Finalmente, se discute la posibilidad de usar estos TRNGs como generadores de claves. • Se proponen nuevos algoritmos de encriptado que son rápidos, seguros y que pueden implementarse usando una cantidad reducida de recursos. De entre todas las posibilidades, esta tesis se centra en los sistemas caóticos ya que, gracias a sus propiedades intrínsecas como la ergodicidad o su comportamiento similar al comportamiento aleatorio, pueden ser una buena alternativa a los sistemas de encriptado clásicos. Para superar los problemas que surgen cuando estos sistemas son digitalizados, se proponen y estudian diversas estrategias: usar un sistema de multi-encriptado, cambiar los parámetros de control de los sistemas caóticos y perturbar las órbitas caóticas.• Se implementan los algoritmos propuestos. Para ello, se usa una FPGA Virtex 7. Las distintas implementaciones son analizadas y comparadas, teniendo en cuenta diversos aspectos tales como el consumo de potencia, uso de área, velocidad de encriptado y nivel de seguridad obtenido. Uno de estos diseños, se elige para ser implementado en un ASIC (Application Specific Integrate Circuit) usando una tecnología de 0,18 um. En cualquier caso, las soluciones propuestas pueden ser también implementadas en otras plataformas y otras tecnologías.• Finalmente, los algoritmos propuestos se adaptan y aplican a comunicaciones ópticas Gigabit Ethernet. En particular, se implementan criptosistemas que realizan el encriptado al nivel de la capa física para velocidades de 1 Gbps y 10 Gbps. Para realizar el encriptado en la capa física, los algoritmos propuestos en las secciones anteriores se adaptan para que preserven el formato de la codificación, 8b/10b en el caso de 1 Gb Ethernet y 64b/10b en el caso de 10 Gb Ethernet. En ambos casos, los criptosistemas se implementan en una FPGA Virtex 7 y se diseña un set experimental, que incluye dos módulos SFP (Small Form-factor Pluggable) capaces de transmitir a una velocidad de hasta 10.3125 Gbps sobre una fibra multimodo de 850 nm. Con este set experimental, se comprueba que los sistemas de encriptado funcionan correctamente y de manera síncrona. Además, se comprueba que el encriptado es bueno (pasa todos los test de seguridad) y que el patrón del tráfico de datos está oculto.<br /

Power Control In Optical CDMA

Optical CDMA (OCDMA) is the multiplexing technique over the fiber optics medium to increase the number of users and this is a step towards all optical Passive Optical Networks (PON). Optical OFDM, WDM and Optical TDM have also been studied in this thesis which are also candidates to all optical passive optical networks. One of the main features of Optical CDMA over other multiplexing techniques is that it has smooth capacity. The capacity of OCDMA is constrained by the interference level. Hence, when some users are offline or requesting less data rates, then the capacity will be increased in the network. Same feature could be obtained in other multiplexing techniques, but they will need much more complicated online organizers. However, in OCDMA it is critical to adjust the transmission power to the right value; otherwise, near-far problem may greatly reduce the network capacity and performance. In this thesis Power control concepts are analyzed in optical CDMA star networks. It is applied so that the QoS of the network get enhanced and all users after the power control have their desired signal to interference (SIR) value. Moreover, larger number of users can be accommodated in the network. Centralized power control algorithm is considered for this thesis. In centralized algorithm noiseless case and noisy case have been studied. In this thesis several simulations have been performed which shows the QoS difference before and after power control. The simulation results are validated also by the theoretical computation.fi=Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.|en=Thesis fulltext in PDF format.|sv=Lärdomsprov tillgängligt som fulltext i PDF-format