Prof. Dr. Paul Zbinden

IMES Institut für Mikroelektronik, Embedded Systems und SensorikProfessor für Mikroelektronik, Institutsleiter IMES

+41 58 257 45 84paul.zbinden@ost.ch

Fachliche Schwerpunkte

  • Mikroelektronik
  • Digitaltechnik

Berufspraxis

  • Seit 2010: Hochschule für Technik Rapperswil (HSR): Dozent für Mikroelektronik und seit 2011 Leiter Institut für Mikroelektronik und Embedded Systems.
  • 2004 - 2010: Phonak AG Stäfa. Diverse Funktionen im Bereich der Entwicklung mikroelektronischer Platformen und medizinischer Implantate.
  • 1995 - 2003: Bernafon AG, Bern: Aufbau und Leitung der ASIC Abteilung. Entwicklung von ASIC's für Hörgeräte. Ab 2002 Leitung der gesamten Platformentwicklung.
  • 1994: ASCOM Audiosys AG, Bern: ASIC Design.

Spezialisierung

  • ASIC Design: Low-power / low-voltage ASIC's (z.B. für Batteriebetrieb), Mixed-signal und analoge ASIC's, ASIC's für medizinische Anwendungen
  • FPGA Design: Hardwarebeschleunigte Algorithmen für Kryptographie und stream based image processing. Time to digital converter (TDC).
  • Sensorschaltungen, Elektronikdesign: Schnittstelle zwischen Sensor und nachfolgender Signalverarbeitung.

Wissenschaftliche Auszeichnungen, Preise

  • 2017: FUTUR Technology Transfer Innovation Award

Patente

  • EP3527958B1 METHOD FOR DETECTING A FOAM BORDER AND DEVICE PROVIDED WITH SUCH A METHOD
  • EP2977730A1 METHOD AND DEVICE FOR DISTINGUISHING BETWEEN A FOAM AND/OR LIQUID CONTACTING
  • AU2007229057B2 Method for individually fitting a hearing instrument

Fachzeitschrift

  • Amiet, Dorian; Curiger, Andreas; Zbinden, Paul FPGA-based Accelerator for Post-Quantum Signature Scheme SPHINCS-256 Hash-Based Signatures, in: IACR Trans. Cryptogr. Hardw. Embed. Syst., Nr. no. 1, S. pp. 20 - 39
  • (27 October 2016 ) On Power-Analysis Resistant Hardware Implementations of ECC-Based Cryptosystems, IEEE, Limassol, Cyprus , in: 2016 Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), Jg. 2016 Nr. DOI: 10.1109/DSD.2016.59
  • Lukas Leuenberger; Dorian Amiet; Tao Wei; Paul Zbinden (2021) An FPGA-based 7-ENOB 600 MSample/s ADC without any External Components, Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, in: The 2021 ACM/SIGDA International Symposium on Field-Programmable Gate Arrays (FPGA '21), S. 240-250, ISBN 978-1-4503-8218-2
  • Dorian Amiet; Lukas Leuenberger; Andreas Curiger; Paul Zbinden (2020) Defeating NewHope with a Single Trace, Springer, Cham, in: Post-Quantum Cryptography, S. 189-205, ISBN 978-3-030-44223-1_11
  • Dorian Amiet; Lukas Leuenberger; Andreas Curiger; Paul Zbinden (2020) FPGA-based SPHINCS+ Implementations: Mind the Glitch, IEEE, in: 2020 23rd Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), S. 229-237, ISBN 978-1-7281-9535-3
  • E. A. F. Parra, A. Bergamini, L. Kamm, P. Zbinden, and P. Ermanni (2017) Implementation of integrated 1D hybrid phononic crystal through miniaturized programmable virtual inductances, in: Smart Mater. Struct. Nr. vol. 26, no. 6
  • Amiet, Dorian; Curiger, Andreas; Zbinden, Paul (2016) Flexible FPGA-Based Architectures for Curve Point Multiplication over GF(p), in: 2016 Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), S. pp. 107-114
  • R. Willi, A. Curiger, and P. Zbinden (2016) On Power-Analysis Resistant Hardware Implementations of ECC-Based Cryptosystems, in: DSD, S. pp. 665-669
  • H. Badertscher, A. Stocklin, R. Willi, A. Fitzi, and P. Zbinden (2015) A digitally corrected bandgap voltage reference”, in: European Conference on Circuit Theory and Design ECCTD, S. pp. 1-4
  • (2015) Das Tor zur Lunge, in: polyscope Nr. 3/15, S. 24
  • M. Helfenstein et al. (1997) SC and SI filters in baseband applications: a comparison, in: Proceedings of 1997 International Symposium on Circuits and Systems Nr. vol. 1, S. pp. 297-300
  • A. Muralt, P. Zbinden, and G. S. Moschytz (1993) CAD tools for the synthesis and layout of SC filters and networks,” Analog Integr. Circuits Signal Process, in: Analog Integr. Circuits Signal Process Nr. vol. 3, no. 3, S. pp.229-242
  • P. Zbinden (1993) Computergestützte Erzeugung und Optimierung von arrayartigen Layouts für allgemeine SC-Netzwerke und -Filter, in: Hartung-Gorre Verlag, S. pp. 1-181, ISBN ISBN 978-3-89191-668-1
  • P. Zbinden, C. Knecht, and G. S. Moschytz (1992) SC-tool: a layout-generation CAD program for general SC-circuits and filters, in: Proceedings IEEE International Symposium on Circuits and Systems Nr. vol. 5,, S. pp. 2260-2263
Verfasser/inTitelJahrArt der Arbeit
Eric Walser,
Flavio Grepper 		Electromagnetic Fault Injection 2024Bachelorarbeit
David Feldmann Fault Detector 2024Bachelorarbeit
Pele Constam Lock-In Amplifier with Sub-PPM Resolution 2024Bachelorarbeit
Remo Schraner Low-latency HDR Tonemapping 2024Masterarbeit
Yanick Schoch,
Marco Niederberger 		Time to Digital Converter 2024Studienarbeit / Semesterarbeit
Anna Pietak Transceiver-based Time-to-Digital Converter 2024Bachelorarbeit
Yanik Kuster,
Sandro Pedrett 		Detektion und zeitliche Bestimmung von Pulsen mittels AI 2023Studienarbeit / Semesterarbeit
Milena Squindo FPGA basierender DAC 2023Studienarbeit / Semesterarbeit
Luca Brügger FPGA basierender SAR ADC 2023Studienarbeit / Semesterarbeit
Michael Schmid Hardware Accelerated Post Quantum Cryptography 2023Masterarbeit
Dominic Schmeh,
Erik Löffler 		Hardware Development of a Transducer Array for Acoustic Levitation 2023Bachelorarbeit
Marc Lippuner,
Gian-Luca Brazerol 		Wave Union TDC 2023Bachelorarbeit
Patrick Jansky Ansteuerung einer Kamera mit einem FPGA 2022Studienarbeit / Semesterarbeit
Marius Baumann,
Michael Steiner 		Dynamic COBROS 2022Studienarbeit / Semesterarbeit
Livio Nagel,
Juri Stadler 		FPGA-basierter Sequenzgenerator und Analysator 2022Studienarbeit / Semesterarbeit
Michael Schmid Hardware Accelerated Human Pose Tracking 2022Projektarbeit
Andreas Senn,
Jan Wendler 		Hardware-Beschleuniger zur Berechnung der FALCON Signatur 2022Bachelorarbeit
Julius Holenstein,
Yves Rickli 		Host Supplied Optical HDMI 2.1 2022Studienarbeit / Semesterarbeit
Hermon Goitom,
Gafur MEMETI 		Image Rectification 2022Bachelorarbeit
Remo Schraner,
Nithuran Selvarajah 		COBROS (Calibration and Operation Based on ROtational Symmetry) 2021Bachelorarbeit
Christian Büttiker Konfigurierbarer LVDS Kommunikations-Buffer auf einem FPGA 2021Studienarbeit / Semesterarbeit
Fabian Silvan Bissmann,
Simon Graf 		Positionsmessung des Stössels in einem Ventil 2021Studienarbeit / Semesterarbeit
Daniel Honegger,
Andreas Roman Kellermann 		Schweissnahtüberwachung mittels Bildverarbeitung und Positionsmessung 2021Studienarbeit / Semesterarbeit
Christian Büttiker,
Claudio Caponio 		Zeitsynchronisation im Picosekundenbereich 2021Bachelorarbeit
Lukas Leuenberger 600 MSample/s ADC in an FPGA 2020Masterarbeit
Damian Jurek Wildmann Hardware-Beschleunigung zur Berechnung der Curve25519 2020Bachelorarbeit
Irina Bösch,
Michael Uhl 		Linearisierung eines FPGA-basierten Time to Digital Converter 2020Studienarbeit / Semesterarbeit
Ursin Schläpfer PCB-basierter Rotationsencoder 2020Studienarbeit / Semesterarbeit
Luca Gubser,
Reto Huonder 		Protokoll Sniffer Redesign 2020Bachelorarbeit
Roy Seitz StereoVision 2020Masterarbeit
Noah Kälin,
Michael Schmid 		Time to Digital Converter 2020Bachelorarbeit
Alex Braun Versatile Eddy Current Sensor Frontend ASIC 2020Projektarbeit
Daniel EFREM,
Alexandr Zvyagin 		Advanced Hall Sensor 2019Studienarbeit / Semesterarbeit
Lukas Leuenberger Advanced Hall Sensor 2019Projektarbeit
Gökhan Kaya FPGA-basierter Analog-Digital-Wandler 2019Bachelorarbeit
Jonas Loris Gschwend,
Nicolas Tobler 		FPGA-basierter Mediaserver für VRMotion Bewegungssimulator 2019Studienarbeit / Semesterarbeit
Pascal Melchior Jauch,
Michael Zimmermann 		SD-Card Controller 2019Studienarbeit / Semesterarbeit
Alex Braun,
Nicholas Bresina 		Stream-basierte Bild-Skalierung im FPGA 2019Bachelorarbeit
Lukas Leuenberger Advanced Hallsensor 2018Projektarbeit
Sébastien Monn De-Bayering Algorithmus für FPGA 2018Bachelorarbeit
Alex Weber,
Patrick Willi 		FPGA Plattform zur Messung von Seitenkanälen 2018Studienarbeit / Semesterarbeit
Eric Bruggmann,
Claudio Gall 		Inductive Rotary Position Sensor based on PCB Technology 2018Bachelorarbeit
Stefan Steiner Single Pass Blob Analysis 2018Masterarbeit
Aaron Betschart,
Remo Züger 		Elektro-Impedanz-Tomographie mittels Sinusanregung 2017Studienarbeit / Semesterarbeit
Marco Ehrler,
Lukas Leuenberger 		Fast Flash Programmer 2017Studienarbeit / Semesterarbeit
Marco Ehrler,
Lukas Leuenberger 		Fehlerkompensation bei Quadraturencodern 2017Bachelorarbeit
Stefan Steiner HyperRAM Controller 2017Projektarbeit
Roger Billeter,
Benjamin Rohner 		Integrated Active Inductor 2017Bachelorarbeit
Pascal Stump USB 2.0 ULPI Device 2017Projektarbeit
Joel Brunner,
Gabriel Looser 		Analoge Schaltung für synthetische Induktivitäten in elektro-mechanischen Metamaterialien 2016Bachelorarbeit
Hannes Badertscher Current Reuse OTA 2016Projektarbeit
Simon Kuster,
Nicola Ochsenbein 		Nano Power Low Frequency Receiver 2016Bachelorarbeit
Stefan Hedinger,
Michael Schwenter 		Time to Digital Converter auf einem FPGA 2016Bachelorarbeit
Dorian Amiet Vector Floating Point Unit 2016Masterarbeit
Jonas Pfister Delta-Sigma ADC für 3-Phasen-Synchronmotor 2015Studienarbeit / Semesterarbeit
Reto Eberle,
Andreas Weilenmann 		Elektro-Impedanz-Tomografie (EIT) mit Pseudo Random Noise Anregung 2015Bachelorarbeit
Dorian Amiet Hardware-Beschleunigung zur Berechnung von digitalen Signaturen 2015Projektarbeit
Dominik Richle,
Pascal Stump 		LLD mit einem 96er Multichannel Pipettierkopf 2015Bachelorarbeit
Flavio La Morea,
Daniel Monti 		Schweissnahtüberwachung mittels Bildverarbeitung auf einem FPGA 2015Studienarbeit / Semesterarbeit
Dorian Amiet,
Felix Rast 		Elektro-Impedanztomografie mit Pseudo Random Noise Anregung 2014Bachelorarbeit
Sven Eicher Dezimationsfilter für ein Sensorinterface 2013Projektarbeit
Dany Abplanalp,
Anina Schälle 		Realisierung eines Sigma-Delta Wandlers als Semi-Custom Schaltung 2013Bachelorarbeit
Ilan Younanian «Digitaler» Mikrosensor für den Einsatz in Hörgeräten 2012Bachelorarbeit
Gustav Aschmann Active Pixel Sensor für Digital Imaging Anwendungen 2012Bachelorarbeit
Remo Keller,
Michael Sutter 		Realisierung eines digitalen Mikrosensors für den Einsatz in Hörgeräten 2012Bachelorarbeit
Lukas Böhler Mikrosensoren 2010Projektarbeit
Stephan Käppeli,
Marco Suter 		Pulsintegrator 2010Bachelorarbeit

IMES Lecture Microelectronics

Event

26.11.2024

IMES Lecture: Erfolgreiches Testen in der Mikroelektronik

News

IMES-Institutsleiter Paul Zbinden begrüsst die Gäste zur IMES Lecture Microelectronics.

Die IMES Lecture Microelectonics vom 1. Oktober befasste sich ausführlich mit dem Testen von Mikroelektronik. Franz Haas führte die Anwesenden in das Thema Robot Framework ein. Roman Willi stellte unter anderem das neue OpenLab@OST des IMES vor, das für Tests gemietet werden kann.

IMES Lecture Microelectronics

Event

01.10.2024

Swissmem-Auszeichnung für Masterstudierende der OST

News

Zwei Absolventen des Studiengangs Electrical and Computer Engineering erhalten einen Preis von Hitachi Energy für eine Arbeit in ihrem Master of Science in Engineering.

Die OST-Studenten Gian-Luca Brazerol und Flavio Peter haben für eine Arbeit im Masterstudium den Best Student Thesis Award im Bereich Halbleitertechnologien erhalten. Der Preis wurde ihnen an der Generalversammlung der Halbleiter-Industriesektors von Swissmem überreicht.

Photonen einzeln detektieren, hochpräzis zeitstempeln und zählenPhotonen einzeln detektieren, hochpräzis zeitstempeln und

News

Im Rahmen eines Innosuisse-Projekts entwickelte das IMES in Zusammenarbeit mit der Universität Zürich und der Prospective Instruments ein FLIM System.

IMES besucht den Campus St.Gallen

News

Das IMES-Team hat seinen diesjährigen Weiterbildungstag in St.Gallen verbracht und dabei unter anderem mögliche Felder der Zusammenarbeit mit dem OST-Studiengang Physiotherapie kennengelernt.

PCB basierter Rotationsencoder

Es wurde ein Sensor auf Basis von Leiterplattenspulen entwickelt, der sehr kostengünstig ist. Die elektronische Schaltung des Sensors umfasst einen Treiberschaltkreis und einen Verstärkerschaltkreis. Die Sensordaten werden von einem STM32 MCU ausgewertet und per UART an einen Raspberry Pi gesendet.

Automatische Inspektion von Schweissnähten

Jede Schweissung muss über den gesamten Rohrumfang ausgemessen und protokolliert werden.

Ein Universalgerät für Schichtdickenmessung

Das Gerät ist in der Lage, die Stärke von Lack, galvanisierte Schichten wie z.B. Zink oder Chrom und sogar Eloxalschichten von Aluminiumlegierungen in einem Messbereich von 0 - 2500μm zu erfassen.

Photonen einzeln detektieren, hochpräzis zeitstempeln und zählen

Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) hat sich zu einem wichtigen Instrument in der biologischen Forschung und der medizinischen Diagnostik entwickelt. Sie bietet quantitative Einblicke in molekulare Prozesse in lebenden Organismen und wird bei der Krebszellenanalyse eingesetzt.

Frontend-Chip für die Protonentherapie am PSI

Eine neuartige Behandlungsmethode von krebskranken Patienten erfolgt am Paul Scherrer Institut (PSI) mittels Protonenbestrahlung. Protonen sind positiv geladene Elementarteilchen, die sich daher sehr gut mit Magnetfeldern ablenken und bündeln lassen.

Quantencomputer-resistente Verschlüsselungsalgorithmen

Wir konnten die Latenzzeit der Berechnung einer SPHINCS+ Signatur auf 1 Millisekunde reduzieren. Dies entspricht einer Beschleunigung um den Faktor 6 verglichen mit dem bisherigen Rekord. Ein weiteres Highlight ist die Entdeckung und Publikation eines neuartigen Hardware-Angriffs auf das ansonsten vielversprechende NewHope Schlüsseltauschverfahren.

Integration einer Frontend-Elektronik für die Elektro- Impedanztomografie (EIT)

Die EIT ist eine vielversprechende Technologie für die Diagnose akuter Lungenkollapse.

Berührungslose Überwachung der Vitalparameter

Unser System eröffnet Wissenschaftlern im Bereich der Tierforschung neue Möglichkeiten in der präklinischen Grundlagenforschung und gewährleistet gleichzeitig den Schutz von Versuchstieren.

Power over HDMI2.1

Zukünftig erfolgt die Übertragung von Videosignalen über HDMI2.1 Standardkabel, wobei längere Kabel (über 10m) auf aktive optische Kabel (AOC) angewiesen sind. Tetra Semiconductors Ltd. hat in Zusammenarbeit mit dem Institut für Mikroelektronik, Embedded Systems und Sensorik (IMES) eine patentierte Elektronik erfolgreich in einen Mikrochip integriert.

Dynamische Kennzeichnung von Spritzgussteilen

Die Standardmethode zur eindeutigen Kennzeichnung von Spritzguss-Produkten ist gegenwärtig die Verwendung von nachgelagerten Systemen (z.B. Klebeetikettierung, Lasergravur oder Tintenstrahldruck), welche zusätzlichen Platz in der Produktionsstätte und einen separaten Prozessschritt erfordern.

Analog Sensor Frontend with RISC-V

Im Rahmen dieses Masterprojekts wurde ein RISC-V-basierter, applikationsspezifischer Mikrochip (ASIC) entwickelt, der als Sensor-Frontend dient.

Xilinx FMC Highspeed PCB

Die Entwicklung von Highspeed FPGA Designs benötigt zu Testzwecken, zur Fehlersuche sowie zur Datenanalyse externe Hardware, zum Beispiel Signalgeneratoren und Oszilloskope. Um die Signalqualität möglichst hoch zu halten, werden zur Signalführung Koaxialkabel verwendet. Um nun die Signale vom FPGA direkt zu den Instrumenten zu führen, wurde ein PCB entwickelt, welches die Signale vom FPGA über einen FMC Stecker zu SMA Buchsen führt.

FPGA-basierter high-speed ADC ohne externe Komponenten

Das IMES hat einen neuen FPGA-basierten ADC entwickelt, welcher keine externen Komponenten erfordert, was ihm hohe Flexibilität verleiht.

Liquid Level Detection

Die Pipettierroboter verfügen über moderne Sensoren, die erkennen, wann eine Pipette die darunterliegende Flüssigkeit berührt.

Schaumerkennung beim Liquid Handling

Beim Liquid Handling kommt es im Umgang mit Flüssigkeiten sehr leicht zu störender Schaumbildung auf der Oberfläche. Schaum verhindert, dass die Flüssigkeitsoberfläche genau detektiert werden kann.

Hacken für den Finanzplatz Schweiz

Bei HSMs gibt es zwei sich konkurrierende Ziele: höchste Sicherheit bei maximalem Datendurchsatz. Um die Daten schnell zu verarbeiten, werden rechenaufwändige Teile mittels dezidierter Hardware beschleunigt. Diese FPGA-basierte Beschleunigung hat das IMES entscheidend mitentwickelt.

Universal Power: Die optimale Spannungsversorgung

Die Grundlage für den entwickelten Regler bildet einen Luenberger-Beobachter. Damit kann der aktuelle Systemzustand geschätzt und sogar das Verhalten in der nahen Zukunft prognostiziert werden. Basierend auf diesen Schätzungen trifft der Regler Entscheidungen, wodurch der Ausgang des Spannungsreglers optimal geregelt wird. Die Umsetzung auf einem FPGA liefert dabei die nötige Rechenleistung und ermöglicht, eine Regelentscheidung auf wenige Nanosekunden zu terminieren.

Hardware Accelerated Human Pose Estimation

Human Pose Estimation (HPE) erkennt ein kinematisches Modell des menschlichen Körpers aus Bilddaten. Das Interdisziplinäre Zentrum für Künstliche Intelligenz (ICAI) an der OST hat das bekannte HPE Netzwerk OpenPose weiterentwickelt und rechnerisch effizienter gemacht. Mitarbeitende des IMES Institut für Mikroelektronik, Embedded Systems und Sensorik haben das ICAIPose auf einer FPGA-Hardware beschleunigt.

IBM Advanced Magnetic Transducer Array

Um den kontinuierlichen Erfolg des Magnetband Geschäfts aufrecht zu erhalten, muss die Speicherdichte und die Datenübertragungsrate der Magnetbandsysteme fortwährend skaliert werden. Nur so lässt sich der Kostenvorteil des Magnetbands über diskbasierte Lösungen erhalten.

Stereo-Vision

Das Institut für Mikroelektronik, Embedded Systems und Sensorik (IMES) hat eine hardwarebasierte Implementierung entwickelt, die bis zu 100 Bilder pro Sekunde bei 2-Megapixel Auflösung ermöglicht.

Report on Masterseminar EVA Semiconductors ‘23

News

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The Seminar on Test and Fabrication of Semiconductors is part of the Master of Science in Engineering MSE in Electrical Engineering. The aim is to provide interested students insights into the design, fabrication, and testing of semiconductor devices.

IMES: Grosse Projekte im Mikro-Bereich

News

Knut Siercks, neuer Departements Leiter Technik, besucht das IMES.

Rückblick: Tag der offenen Tür in Rapperswil-Jona

News

Am Samstag, 23. September 2023, hat die OST – Ostschweizer Fachhochschule in Rapperswil-Jona erstmals seit ihrer Gründung ihre Türen für die breite Bevölkerung geöffnet. Bei sonnigem Herbstwetter konnten die rund 2000 Besucherinnen und Besucher aus einem vielseitigen Programm von 80 Veranstaltungen auswählen.

 

Report on Masterseminar EVA Semiconductors ‘22

News

The Seminar on Test and Fabrication of Semiconductors is part of the Master of Science in Engineering MSE in Electrical Engineering. The aim is to provide interested students insights into the design, fabrication, and testing of semiconductor devices.

Schweissnähte auf Knopfdruck prüfen

In Reinräumen in der Industrie oder in chemischen Anlagen können Lecks in Rohrleitungen rasch teuer werden oder fatale Folgen nach sich ziehen. Deshalb müssen alle Schweissnähte geprüft und die Resultate protokolliert werden. An der HSR wurde zusammen mit Georg Fischer Piping Systems ein preisgekröntes Gerät entwickelt, das Schweissnähte von Kunststoffrohrleitungen mittels digitaler Bildverarbeitung zuverlässig automatisch prüft und so mehr Sicherheit bietet.