El desarrollo de la tecnología electrónica hace necesario disponer de modelos fiables de los dispositivos y convierte la simulación de los mismos en un elemento estratégico para su desarrollo presente y futuro. El transistor bipolar de heterounión (HBT) es uno de los componentes más prometedores dentro del campo de los dispositivos de alta velocidad, ya que es capaz de controlar densidades de corriente elevadas a frecuencias muy elevadas. Dentro de esta familia destacan los HBTs de InP/InGaAs, que registran actualmente la frecuencia de operación más alta. Estos dispositivos exhiben una discontinuidad abrupta en las bandas de energía (en la interfaz base-emisor), cuya presencia invalida los modelos convencionales de transporte, basados en los mecanismos de arrastre-difusión (DD) o en el modelo hidrodinámico (HD) y ampliados con la emisión termoiónica y la transmisión túnel en la heterounión. Tanto el modelo DD como el HD derivan de aproximaciones de la ecuación de transporte de Boltzmann (BTE) que, alternativamente, puede ser resuelta de forma exacta por el método de Monte Carlo (MC). De esta forma, se superan las limitaciones intrínsecas de los simuladores convencionales y es posible determinar su margen de validez. El inconveniente principal de los simuladores MC es su elevado requerimiento de tiempo de cálculo. El objetivo de la tesis es desarrollar un simulador MC para HBTs abruptos que sea computacionalmente eficiente, por aplicación de técnicas de supercomputación paralela. La memoria de la tesis consta de seis capítulos. En el primero se introducen la problemática de la simulación de dispositivos, los HBTs y el método de MC aplicado a este campo. En el segundo se presenta el método convencional de simulación de HBTs, puesto que su resultado será utilizado como aproximación inicial en el simulador MC desarrollado y como referencia comparativa. El tercer capítulo se dedica a presentar el esquema básico de simulación MC de transistores bipolares, mientras que en el cuarto se dan detalles de la implementación eficiente del simulador MCHBT, con la aplicación de técnicas de supercomputación paralela y la utilización de técnicas específicas como el MC ponderado. El capítulo quinto contiene los resultados de simulación de BJTs de GaAs, para resaltar las diferencias del nuevo método de simulación con el convencional sobre un dispositivo y un material conocidos. Finalmente, se amplía el simulador MC con la resolución de la ecuación de Schrodinger en la interfaz abrupta, para incorporar los fenómenos cuánticos de transporte en el HBT. Asimismo, se utiliza la ecuación de balance del momento para interpretar los resultados y establecer un margen de validez de los simuladores convencionales ampliados para el estudio de HBTs abruptos.

El objetivo general de esta Tesis es el estudio de las redes neuronales artificiales (ANN) con implementación hardware enfocadas hacia la compresión de imágenes y video en tiempo real. Como objetivos específicos, la Tesis se propone: explorar la factibilidad de utilizar las redes neuronales en las diferentes etapas de un sistema de compresión de imágenes; evaluar las redes Self Organizing Feature Map (SOM) en su implementación hardware utilizadas para la cuantización vectorial de imágenes; analizar la capacidad para procesar video en tiempo real de un sistema de compresión de imágenes que combine la cuantización vectorial basada en redes neuronales con otras técnicas; y estructurar un sistema para realizar el entrenamiento de redes neuronales utilizando esquemas de co-diseño hardware-software. La Tesis expone primeramente los conceptos fundamentales relacionados con la compresión de imágenes considerando tanto los principios teóricos subyacentes como las técnicas que se usan para llevar a cabo las tareas involucradas con las diferentes etapas que integran un compresor. A continuación efectúa una revisión de los trabajos de investigación en los que las ANN se utilizan para la compresión de imágenes, tarea que es precedida por un breve repaso del desarrollo que se ha observado en el campo de las ANN. En la parte práctica la Tesis tiene dos apartados. En el primero se desarrolla una red neuronal tipo SOM que se utiliza como cuantizador vectorial para la aplicación de que se ocupa. Partiendo del análisis de seis arquitecturas susceptibles de ser usadas, la red SOM se diseña utilizando una arquitectura masivamente paralela tipo SIMD y se implementa en hardware sobre una FPGA. Finalmente se experimenta con la red y se presentan los resultados. En el segundo apartado se estructura el banco de entrenamiento para la red SOM utilizando una metodología de codiseño hardware-software en la cual la red neuronal SOM se integra al banco como núcleo de un neurocoprocesador en u / Ramírez Agundis, A. (2008). Diseño y experimentación de un cuantizador vectorial hardware basado en redes neuronales para un sistema de codificación de video [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3444

El desarrollo de las tecnologías ópticas de transmisión permite disponer hoy en día de grandes anchos de banda y elevadas velocidades de transmisión, lo que permite proporcionar servicios de una calidad cada vez mayor a un mayor número de usuarios. Para dar un paso más en el campo de las comunicaciones ópticas es necesario el desarrollo de dispositivos fotónicos que puedan realizar directamente en el dominio óptico las tareas de procesado de la red, sin necesidad de una conversión al dominio eléctrico que limite la velocidad de transmisión final. Una de las posibles alternativas para conseguir este tipo de dispositivos de procesado óptico es el uso de estructuras periódicas como los cristales fotónicos. En esta tesis doctoral se ha estudiado la utilización de estructuras periódicas para la realización de funciones de procesado directamente en el dominio óptico, como el guiado, la creación de líneas de retardo y compensadores de dispersión ultracompactos, o la implementación de una puerta lógica XOR basada en elementos de onda lenta. Además de estas funcionalidades, también se han estudiado diversos aspectos de interés de este tipo de estructuras periódicas, como son la influencia de la longitud finita en guías de cristal fotónico, el uso de estructuras de onda lenta para la mejora de los efectos no lineales de los materiales, o el incremento de las pérdidas de propagación en las regiones de baja velocidad de grupo. También se ha propuesto una nueva configuración de cristal fotónico consistente en una red de columnas de Silicio en un medio de sílice, la cual proporciona una serie de ventajas respecto a las configuraciones de agujeros en un medio de alto índice utilizadas habitualmente. Se han podido fabricar y caracterizar diversas muestras de algunas de las estructuras estudiadas teóricamente, lo que ha permitido comprobar que su comportamiento real se ajusta a los resultados obtenidos en la fase de diseño. Comentar que, tanto en la fase de diseño como en la de f / García Rupérez, J. (2008). Estudio de los fenómenos de onda lenta y dispersión en estructuras periódicas de fotónica integrada [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2963