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Défis technologiques >> Simulation numérique
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Reconstruction 3D d'objets nanométriques à partir d'images de microscopes électroniques

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ecole d'ingénieur/M2 mathématiques appliquées

01-09-2020

SL-DRT-20-0679

aurelien.fay@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

Mots clef : Mathématiques appliquées, Traitement d'image, Modélisation, Problème inverse, Microélectronique La métrologie 3D robuste, rapide et non-destructive est un enjeu majeur pour l'industrie de la microélectronique, pour améliorer et contrôler les procédés de nanotechnologies [1]. Le CEA-LETI dispose de microscopes électroniques (SEM) de dernière génération permettant d'imager des objets sous différents points de vue (stéréoscopie). Ces équipements pourraient être utilisés de manière disruptive en production pour reconstruire la topographie 3D des objets visionnés à partir de modèles d'imagerie SEM fiables et d'algorithmes innovants. Le CEA-LETI dispose déjà d'une forte expertise dans ce domaine [2, 3], et plusieurs partenaires industriels montrent un fort intérêt pour le développement de cette technologie. L'objectif de cette thèse est de développer une méthode de reconstruction 3D à partir d'images SEM la plus précise et robuste possible. Pour cela, l'étudiant(e) en thèse s'appuiera sur les moyens théoriques et de simulation du groupe de Lithographie Computationnelle (CLG) du LETI pour améliorer et développer de nouveaux modèles analytiques d'imagerie SEM. Le champ d'application de ces modèles SEM se veut large, de la simulation d'objets micrométriques jusqu'aux structures nanométriques. L'étudiant(e) en thèse entrainera les modèles SEM sur une collection d'images SEM multi-stéréo de motifs, dont les topographies 3D seront connues via de la métrologie 3D de référence. Il investiguera par la suite différentes stratégies mathématiques de reconstruction 3D, permettant une convergence rapide et de qualité. A terme, la reconstruction 3D sera appliquée sur différents produits d'intérêt. Moyens : Librairies CLG python, Développement collaboratif SVN, Intégration continue, HPC CPU/GPU, plateforme Silicium et de Nano-caractérisation [1] B. Bunday, 7/5 nm logic manufacturing capabilities and requirements of metrology, SPIE 9780 (2018) [2] J. Bélissard et al., Limits of model-based CD-SEM metrology, Proc. SPIE 10775, 1077518 (2018) [3] C. Valade, Tilted beam SEM, 3D metrology for industry, Proc. SPIE 10959, 109590Y (2019)

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Méthodes de time-stepping non-régulières pour le contact frottant en présence de non-linéarités géométriques

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire de Simulation Interactive

Master 2 en mathématiques appliquées et/ou analyse numérique

01-09-2020

SL-DRT-20-0826

xavier.merlhiot@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

La simulation de la dynamique des systèmes multi-corps avec contacts intermittents possède plusieurs domaine d'applications, allant de l'ingénierie de la conception de produits industriels (disjoncteurs, mécanismes d'horlogerie...) au développement de simulateurs temps-réel de systèmes complexes (robots télé-opérés évoluant en milieu hostile, levages offshore, prototypage de processus d'assemblage dans l'industrie manufacturière...) en passant par l'étude des milieux granulaires. Même si des méthodes numériques issues de la mécanique non-régulière permettent aujourd'hui d'aboutir globalement à des simulations robustes et performantes de tels systèmes, un certain nombre de cas d'application atteignent les limites des schémas actuels et des solveurs associés. Notamment, il est fréquent qu'il soit nécessaire d'invoquer des modèles de frottement sec au contact du type frottement de Coulomb, en présence d'inévitables non-linéarités dans la cinématique des contacts. En effet, ces non-linéarités peuvent provenir non seulement de la courbure des surfaces en contact, mais aussi de non-linéarités intrinsèques aux cinématiques de mouvement relatif des solides, en particulier en présence de grandes rotations. Cette thèse a pour objectif de dépasser les limites actuelles des méthodes numériques dans ce type de situation, en proposant de nouveaux schémas numériques ainsi que des solveurs adaptés aux contraintes applicatives. Dans ce sens, une attention particulière sera portée sur la robustesse des méthodes proposées (comportement énergétique, solvabilité des systèmes algébriques construits, etc.) ainsi que sur l'efficacité globale des méthodes (niveaux de performance atteignables, possibilités de parallélisation, applicabilité à des contextes de simulation temps-réel).

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Simulation multi-échelle des mémoires PCM : du matériau au dispositif

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Simulation et Modélisation

Master 2

01-10-2020

SL-DRT-20-1101

olga.cueto@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

De nombreux produits de STMicroelectronics reposent sur des technologies intégrant des mémoires embarquées. Dans ce cadre, le développement de nouvelles cellules mémoires permettant de répondre aux futures exigences de performances et de miniaturisation est un enjeu clef. Pour les besoins de ces développements, des outils de simulation sont largement utilisés afin de comprendre, prédir et optimiser le fonctionnement et les performances de ces nouvelles cellules mémoires. Le sujet de cette thèse s'inscrit dans le développement technologique de mémoires à changement de phase (PCM) utilisant la variation de résistivité induite par un changement de phase de matériaux de type chalcogénure pour stocker l'information. L'objectif de cette thèse est de développer une simulation complète du fonctionnement de ce type de mémoire. Pour cela, une modélisation basée sur la méthode des champs de phase permettant de simuler les différents phénomènes mis en jeu lors du changement de phase (amorphisation, cristallisation, ségrégation d'espèces, ?) sera développée et couplée à une modélisation électrothermique du point mémoire. De plus, des simulations atomistiques seront employées pour calculer différents paramètres matériaux nécessaires au couplage entre le champ de phase et la simulation électrothermique (structure électronique, niveaux de pièges, conductivités thermiques, ?) L'ensemble de ce travail permettra de reproduire les principales caractéristiques de ce type de mémoire afin d'optimiser son fonctionnement et d'améliorer la compréhension des différents mécanismes de dégradation.

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