Doctoral Thesis - Automated Layout Synthesis for Scalable Quantum Computing Cryogenic Circuit D[...]

Als industrieller Doktorand bei Infineon werden Sie einen Doktortitel anstreben und gleichzeitig berufliche Erfahrungen sammeln. Sie werden mit der Technischen Universität München unter der Aufsicht von Prof. Dr. Robert Wille zusammenarbeiten und zur nächsten Generation der automatischen Platzierung und Verdrahtung für Quantenverarbeitungseinheiten beitragen.

Hauptverantwortlichkeiten

• Digitale Schaltungsdesign: Entwicklung parametrischer Generatoren und constraints-gesteuerter Layout-Vorlagen für kryogene Multiplexer-Topologien; automatische Größenanpassung und Platzierung analoger Schalter auf dem IC, um DRC- und LVS-reine Ergebnisse zu erzielen.
• Kryogene Schaltungssimulation: Integration kryogener Gerätemodelle und -effekte; Durchführung von Betriebs-, Prozess-, Temperatur- und mismatch-bewusster Schaltungsgrößenanpassung (Monte Carlo); Aufbau von Simulations-Testbänken und frühen Design-Raum-Erkundungsflüssen.
• Array-Level Design: Aufbau von Array-Level-Generatoren für skalierbare MUX-Matrizen mit Kalibrierungs-/Trimmmöglichkeiten, parasitären Modellen und paketbewussten parasitären Elementen.
• Globale Routing-Algorithmus-Implementierung: Forschung und Implementierung hierarchischer, stau-bewusster globaler Routing-Algorithmen mit multi-objektiven Kostenfunktionen und Fertigungsregel-/Sperr-Abstraktionen für fortschrittliche Interposer-Substrate.
• Detailliertes Routing und Optimierung: Entwicklung eines gitterbasierten detaillierten Routings mit Erdungsstich, Via-Planung und Herstellbarkeit (DFM)-Überprüfungen; Ziel von Millionen-Netz-Skalierbarkeit durch Partitionierung, Parallelisierung und Beschleunigung (einschließlich verteilter und GPU-bereiter Algorithmen, falls erforderlich).
• Benchmarking und Evaluierung: Etablierung von Evaluierungsmetriken und Benchmarks für beide Forschungsbereiche (Generatorlaufzeit, Fläche, Leistung, parasitäre Effekte, Routbarkeit, Drahtlänge, R-C, DRC/DFM-Verletzungen, Laufzeit/Speicher-Skalierung).
• Forschungspublikation und Verbreitung: Veröffentlichung an führenden EDA- und Quanteningenieur-Veranstaltungen (DAC, DATE, ICCAD, ASP-DAC, SMACD, IEEE TCAD, IEEE TQE, ACM TODAES).
• Internationale Zusammenarbeit und Teamarbeit: Kommunikation und Zusammenarbeit mit unserem internationalen Team für analoge Entwurfsautomatisierung und europäischen CHAMP-ION-Partnern.

Ihr Profil

• Studienfeld: Masterabschluss in Elektrotechnik, Informatik oder einem eng verwandten Bereich (erforderlich für die Einschreibung in ein Doktoratsprogramm).
• Fähigkeiten: Starker Hintergrund in Algorithmen, computergestützter Geometrie, EDA und/oder mathematischer Optimierung; Kenntnisse in Python und C++ (Erfahrung mit C++17/C++20 ist von Vorteil).
• Wissen: IC-Layout-Konzepte, Design-Regel-Überprüfung und Layout-vs.-Schematic-Verifizierung; Vertrautheit mit der Cadence Virtuoso-Software-Suite ist von Vorteil.
• Erfahrung: Starkes Interesse oder Erfahrung in kryogener Elektronik oder Mixed-Signal-Schaltungsdesign; Erfahrung mit parallelen Algorithmen (OpenMP, Standard-Parallelen-Algorithmen) und Skalierbarkeit auf Linux/LSF-Clustern ist von Vorteil; Erfahrung in maschinellem Lernen (z.B. graph neural networks, reinforcement learning) und zugehörigen Frameworks (Python/PyTorch) ist von Vorteil.
• Interessen: Vertrautheit mit Unix/Linux-Betriebssystemen und Shell-Scripting; Vertrautheit mit Constraint-Programmierung und -Lösungen wie Gecode oder OR-Tools CP-SAT ist von Vorteil.
• Persönlichkeit: Selbstmotiviert, kooperativ, bereit zu veröffentlichen, wohlfühlend an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Industrie.
• Sprachkenntnisse: Starke Englischkenntnisse.

Ergebnisse und Lerninhalte

• Tiefe Kenntnisse in EM- und thermisch bewusster Mikrowellen-/kryogener Layoutgestaltung.
• Neuartige multi-objektive Platzierungs- und Routing-Algorithmen, unterstützt durch robuste, skalierbare Solver.
• Produktionsqualität C++/Python EDA-Tools, integriert in bestehende analoge IC-Entwurfsflüsse.
• Automatisierte Layout-Generatoren, die zur Herstellung kryogener Schaltungsdemonstratoren eingesetzt werden.
• Wirkungsvolle Forschungsergebnisse (peer-reviewed Publikationen, Forschungskooperationen und, wo angemessen, Open-Source-Artefakte/IP).

Kontakt: Britta Johansson

Gleichberechtigter Arbeitgeber: Infineon setzt sich für Chancengleichheit für alle Bewerber und Mitarbeiter ein. Wir schätzen Vielfalt und Inklusion und heißen Bewerber unabhängig von Rasse, Hautfarbe, Religion, Geschlecht, Geschlechtsidentität, sexueller Orientierung, nationaler Herkunft, Alter, Behinderung oder Veteranenstatus willkommen.