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Nos Thèses par thème

Sciences pour l'ingénieur >> Electronique et microélectronique - Optoélectronique
18 proposition(s).

Architecture parallèle d'onduleurs de courant pour la conversion d'énergie photovoltaïque en forte puissance

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Ingénieur en électronique de puissance

01-09-2019

SL-DRT-19-0061

jeremy.martin@cea.fr

Classiquement, les systèmes de conversion de l'énergie électrique dans le domaine photovoltaïque sont des structures de type onduleurs de tension [4] - [7]. Dans ce cas, la chaîne de conversion de l'énergie photovoltaïque est composée de deux étages: un convertisseur DC-DC suivi d'un onduleur de tension (VSI). Ces topologies à base de sources de tension ont des inconvénients à court terme (problèmes de durée de vie des condensateurs de liaison) [5], [8], [9] et une efficacité relativement réduite (en raison d'une double conversion) [5]. En tant que solution alternative, la structure en onduleur de courant (CSI) peut être utilisée. Parmi les avantages de la structure CSI, peuvent être listés : -Une réduction du nombre de composants de puissance, en raison de la conversion de l'énergie avec un seul étage de conversion [5] -Une durée de vie du convertisseur plus importante (par rapport aux structures classiques) en raison de la suppression du condensateur de liaison [5], [8], [9] et d'une tension à l'état bloquée vue par les interrupteurs inférieure [11] -Une intégration d'une protection contre les courts-circuits naturelle D'autre part, la topologie CSI présente les inconvénients suivants: - Des pertes de conduction relativement élevées, en raison de la connexion en série de dispositifs (MOSFET + Diode) [4], [6] - L'exigence de protection spéciales côtés AC et DC [4] Pour la topologie CSI, un moyen possible de surmonter l'inconvénient des pertes de commutation élevées consiste à utiliser des dispositifs à large bande (WBG). Plus précisément, les semi-conducteurs de SiC, en raison de leurs plages de tension plus élevées. Le LSPV travaille actuellement sur: -La caractérisation des semi-conducteurs WBG en calibre 1.7kV -Le dimensionnement et réalisation d'un CSI de 100 kW (utilisant les modules développés sur-mesure) -La caractérisation du rendement des convertisseurs par des méthodes calorimétriques -L'étude et réalisation d'un convertisseur CSI multi-niveaux de forte puissance Le sujet de la thèse se situe dans la continuité logique de ce travail avec une partie importante relative au contrôle de la structure, à l'entrelacement des blocs, à la réduction de la taille de l'inductance d'entrée. [1] Jäger-Waldau, A. (2016). PV Status Report 2016. JRC Science for Policy Report (Publications Office of the European Union, 2016). [2] Photovoltaics report. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems-ISE, Freiburg, November 2016. Retieved May 2017. [3] BURGER, Bruno. Power Electronics for Photovoltaics. 2015. [4] Sahan, B., Araujo, S. V., Noding, C., & Zacharias, P. (2011). Comparative evaluation of three-phase current source inverters for grid interfacing of distributed and renewable energy systems. IEEE Transactions on Power Electronics, 26(8), 2304-2318. [5] Bülo, T., Sahan, B., Nöding, C., & Zacharias, P. (2007, September). Comparison of three-phase inverter topologies for grid-connected photovoltaic systems. In Proc. 22nd Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib., Milan, Italy. [6] Martin, J., Bier, A., Catellani, S., Alves-Rodrigues, L. G., & Barruel, F. (2016, May). A high efficiency 5.3 kW Current Source Inverter (CSI) prototype using 1.2 kV Silicon Carbide (SiC) bi-directional voltage switches in hard switching. In PCIM Europe 2016; Proceedings of (pp. 1-8). VDE. [7] Sahan, B., Vergara, A. N., Henze, N., Engler, A., & Zacharias, P. (2008). A single-stage PV module integrated converter based on a low-power current-source inverter. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 55(7), 2602-2609. [8] Wang, H., Liserre, M., & Blaabjerg, F. (2013). Toward reliable power electronics: Challenges, design tools, and opportunities. IEEE Industrial Electronics Magazine, 7(2), 17-26. [9] Yang, S., Bryant, A., Mawby, P., Xiang, D., Ran, L., & Tavner, P. (2011). An industry-based survey of reliability in power electronic converters. IEEE Transactions on Industry Applications, 47(3), 1441-1451. [10] Engler, A., et al. "Design of a 200W 3-phase module integrated PV inverter as part of the European project PV-MIPS." Proceedings of the 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Dresden, Germany. 2006. [11] Felgemacher, C., Araujo, S. V., Noeding, C., & Zacharias, P. (2016, May). Benefits of increased cosmic radiation robustness of SiC semiconductors in large power-converters. In PCIM Europe 2016; Proceedings of (pp. 1-8). VDE. [12] Rashid, M. H. (2010). Power electronics handbook: devices, circuits and applications. Academic press.

Acquisition compressive non lineaire pour des applications d'inférence en imagerie

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Circuits Intégrés, Intelligents pour l'Image

MSc, diplôme d'ingénieur

01-10-2019

SL-DRT-19-0299

william.guicquero@cea.fr

Dans un contexte où les capteurs d'images et la vision artificielle tendent à se démocratiser de plus en plus, l'enjeu majeur réside dans la façon de traiter les informations, de la manière la plus efficace et au plus proche des capteurs. Dans ce type de système embarqué, les capacités de prises de décision intelligentes continuent à s'étendre tandis que les ressources disponibles (mémoire, puissance de calcul et consommation) restent fortement contraintes. La consommation des capteurs et traitements associés est largement liée à la quantité de données et donc à la dimensionnalité des signaux. C'est pourquoi les nouvelles méthodes basées sur l'acquisition compressive semblent particulièrement prometteuses car rendant possible des gains à la fois côté capteur et calculs. En particulier, de récents résultats théoriques démontrent que des techniques d'apprentissage machine s'appliquent directement sur des données acquises à l'aide de ce paradigme. Cependant, les résultats actuels se cantonnent pour le moment aux techniques dites « linéaires ». Dans le cadre de cette thèse, il s'agira donc d'identifier les limitations théoriques liées à la combinaison de l'acquisition compressive et des techniques plus avancées de Machine Learning afin de définir des flots algorithmiques en rupture permettant de meilleurs compromis ressources/performances. Fort d'une expertise au sein du laboratoire sur ces deux thématiques, cette thèse aura pour but d'évaluer l'intérêt de l'introduction de non-linéarités durant le processus de traitement. L'objectif final sera d'identifier des leviers pour la conception d'un capteur d'image intelligent réalisant de la reconnaissance de contexte (e.g., détection d'objets spécifiques dans une scène et ce à moindre coût matériel).

Etude d'antennes à réseaux transmetteurs reconfigurables aux fréquences sub-THz en technologie monolithique

Département Systèmes

Laboratoire Antennes, Propagation, Couplage Inductif

Master 2 recherche, école d'igénieur, Master of Science en télécommunications, en micro-ondes ou en électronique des hautes fréquences

01-12-2018

SL-DRT-19-0320

antonio.clemente@cea.fr

En raison de la rareté des ressources spectrales et de la nécessité d'une large bande passante pour les communications à haut débit, les bandes millimétriques (mm-wave) et sub-THz de 30 à 350 GHz sont très attractives pour les futures applications de communications hautes performances. Dans ce contexte, des antennes avec un gain important et une possibilité de couverture radioélectrique reconfigurable (dépointage électronique de faisceau, faisceaux multiples, faisceaux formés) sont nécessaires pour le développement des nouvelles applications (civiles et militaires). Typiquement constituées d'un ou plusieurs panneaux rayonnants fonctionnant en transmission et illuminés par une sources focale ou par un réseau focal, les antennes à réseaux transmetteurs (également appelées lentilles discrètes) sont une technologie antennaire très prometteuses car elles sont réalisées grâce à des technologies planaires de type circuit imprimé compatibles avec l'intégration de dispositifs actifs (diodes, MEMS, NEMS, semi-conducteurs, etc.) qui peuvent permettre le contrôle du champ électromagnétique dans l'ouverture rayonnante, et elles offrent de très bonnes performances (bande passante, pureté de polarisation). Les études réalisées par le CEA et l'IETR (université de Rennes I) à partir du 2006 ont permis la démonstration des potentialités des réseaux transmetteurs dans la bande 10-170 GHz et le développement conjoint d'une expertise à la pointe au niveau international dans ce domaine. Les innovations majeures scientifiques et techniques par rapport à l'état de l'art sont les suivantes : premières démonstrations expérimentales au niveau mondial (1) d'antennes plates ultra-directives (gain > 43 dBi) et très efficaces (rendement > 70%) à 300 GHz, (2) de réseaux transmetteurs ultra-plats, (3) de techniques d'auto-alignement et de formation de faisceau pour antennes ultra-directives aux fréquences > 80 GHz.

Sécurisation de la cryptographie sur courbes elliptiques binaires contre les attaques par Templates et les attaques Horizontales

Département Systèmes

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

Master II en Cryptographie ou Data science ou Ecole d'Ingénieur

01-09-2019

SL-DRT-19-0385

antoine.loiseau@cea.fr

Cette étude prend place dans le domaine de la sécurisation des systèmes embarqués et tout particulièrement de la cryptographie asymétrique face aux attaques par canaux auxiliaires horizontales et à base de Templates. Des études récentes, appliquées à la cryptographie symétrique, ont permis de construire de nouvelles techniques d'attaques par canaux auxiliaires, notamment contre des implémentations sites sécurisées. En améliorant l'efficacité des attaques par Templates, ces nouvelles attaques permettent de passer outre des contremesures de masquage. Il semble opportun d'étudier en profondeur les attaques par Templates et horizontales dans le cadre de cryptographie asymétrique. Cette thèse fait suite aux travaux d'Antoine Loiseau sur les Binary Edwards Curves (BEC). Ces travaux ont montré que ce modèle de courbes elliptiques a des propriétés intrinsèques de sécurité face aux attaques par canaux auxiliaires. Cependant des résultats ont montré certaines faiblesses face aux nouvelles attaques par Template. Le but principal de cette thèse est d'évaluer les propriétés des BECs face aux nouvelles attaques par Templates et Horizontales qui font appel aux machine learning. En fonction des résultats obtenus de nouvelles contremesures devront être mises au point afin de pallier à ces nouveaux biais d'attaques.

Conception d'antenne directive miniature et agile sur plusieurs octaves

Département Systèmes

Laboratoire Antennes, Propagation, Couplage Inductif

Master 2 , école d'ingénieurs en électronique (Antenne, Hyperfréquences)

01-09-2019

SL-DRT-19-0423

serge.bories@cea.fr

Dans le sillage du «New Space », les prochaines générations de constellation de micro-satellites nécessitent de revoir l'agencement des antennes disposées sur la face ?Terre' des satellites d'observation. Au regard des contraintes de poids et d'encombrement, la stratégie d'une unique antenne à rayonnement directif unidirectionnel et très large bande (2.5 octaves à partir des bandes VHF) est fortement attractive. Le défi technique consiste à concevoir des structures rayonnantes électriquement petites dans les bandes les plus basses puis de maitriser la qualité et la stabilité du rayonnement à double polarisation circulaire sur le reste de la bande. Concernant les antennes directive très large bande, la réduction de l'épaisseur contraint fortement les performances en terme de bande passante. L'objectif ambitieux est d'atteindre un facteur de miniaturisation de 4 en surface et de 2 en épaisseur par rapport à l'antenne de type dipole magnéto électrique (DMEC) [1]. La stratégie innovante proposée par le CEA LETI vise à contourner le problème des limites physiques des antennes électriquement petite en tirant profit du compromis miniaturisation/bande passante/efficacité [2]. En effet les récepteurs couvrant une très large bande, ne fonctionnent instantanément que sur une sous-bande passante bien plus étroite. L'innovation majeure de la thèse exploite cette réduction de la bande instantanée pour miniaturiser fortement des sources de type Huygens (naturellement uni-directionnelles [3]) par chargement capacitif. En intégrant des composants pilotables (de type banc de capacités commutées développé au CEA LETI [4]) à même la structure rayonnante de l'antenne, on démontrera que l'antenne peut adresser une excursion de plusieurs octaves. L'enjeu scientifique est de dégager une solution générique de type double source de Huygens agile en fréquence et d'en étudier les performances en fonction de la largeur de bande instantanée, des caractéristiques des composants pilotables (excursion, pertes). Des développements seront menés pour optimiser le chargement de la structure antennaire, limiter les phénomènes de pertes. Des analyses viseront à développer des modèles permettant de dégager des stratégies de conception et de se confronter aux limites théoriques bande passante/miniaturisation et efficacité [5]. Une attention sera portée à la sensibilité au contexte de ce genre d'antenne miniature et des solutions pour atténuer cet effet seront suggérées. Enfin plusieurs prototypes fonctionnels seront réalisés et caractérisés expérimentalement dans la grande chambre anéchoïde au CEA LETI ou au CNES pour démontrer par la mesure les avancées réalisées en matière d'antennes miniatures directives agiles en fréquence. Références: [1] A. Kaddour, S. Bories, A. Bellion and C. C. Delaveaud, "3D Printed Compact Wideband Magneto-Electric Dipoles with Circular Polarization," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. [2] J. S. McLean, "A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 44, no. 5, pp. 672-, May 1996. [3] P. Alitalo, A. O. Karilainen, T. Niemi, C. R. Simovski and S. A. Tretyakov, "A linearly polarized huygens source formed by two omega particles," Proceedings of the 5th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP), Rome, 2011, pp. 2302-2305. [4] D. Nicolas et al., "SOI CMOS tunable capacitors for RF antenna aperture tuning," 2014 21st IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS), Marseille, 2014, pp. 383-386. [5] Morteza Shahpari, David V. Thiel, "Fundamental limitations for antenna radiation efficiency", accepted for publication in IEEE TRANS. ANTENNAS PROPAG. VOL. 66, NO. X, 2018 1

Onduleur multi-niveaux à base de modules photovoltaïques commutés

Département Systèmes

Laboratoire Electronique Energie et Puissance

Bac+5 en Electronique, électrotechnique et/ou automatique

01-10-2019

SL-DRT-19-0470

ghislain.despesse@cea.fr

La thèse vise le développement d'une architecture de conversion à base de modules photovoltaïques commutées permettant à la fois d'optimiser l'exploitation de chaque panneau photovoltaïque et d'optimiser le transfert de la puissance fournie par une installation photovoltaïque au réseau électrique. Il s'agit de pouvoir dynamiquement ajouter/supprimer électriquement des modules d'une mise en série pour générer en sortie la tension souhaitée. Ce principe a déjà été évalué et testé dans le cas de la gestion de batteries et a montré de nombreux intérêts : commutation de faibles tensions (réduction drastique des pertes par commutations), flexibilité accru (le courant moyen extrait de chaque module peut être ajusté indépendamment), permet la continuité de service en cas d'un élément défaillant? Nous souhaitons, au travers de cette thèse, étendre ce principe au cas de la production photovoltaïque avec toutes les spécificités associées : la source photovoltaïque est plutôt une source de courant que de tension et l'optimisation du fonctionnement d'un module impose que le courant qui lui est extrait le place dans un mode d'extraction maximum d'énergie (MPPT : Maximum Power Point Tracking), ce point optimal étant différent pour chaque module du fait des poussières, de l'orientation, des défauts, des ombrages? Il faut donc déterminer une stratégie et des lois de commande pour amener chaque module vers son point de fonctionnement optimal et le maintenir à ce point de fonctionnement. Cette optimisation du fonctionnement de chaque module doit se faire tout en suivant en même temps et en temps réel la tension secteur au niveau de la sortie globale du système et ce avec une amplitude de courant qui maximise la puissance.

Convertisseur VHF intégrant des composants passifs innovants

Département Systèmes

Laboratoire Electronique Energie et Puissance

Bac+5 en électronique, électrotechnique, automatique

01-10-2019

SL-DRT-19-0573

sebastien.carcouet@cea.fr

L'objectif de la thèse est de développer un convertisseur très haute fréquence (>10 MHz) exploitant des composants passifs innovants. La montée en fréquence permet notamment l'utilisation de composants passifs plus petits en valeur, en taille et en poids. En effet, plus la fréquence est élevée, moindre est l'énergie stockée et échangée par cycle, moindre est le volume de l'inductance et/ou de la capacité et plus la densité de puissance du convertisseur est élevée. Par ailleurs, une fréquence de commutation élevée permet une réponse plus rapide convertisseur aux changements de condition de fonctionnement (temps de réponse plus court). Cependant, lorsque les convertisseurs opèrent à plus de 10MHz, les structures utilisées communément, mêmes les structures résonnantes classiques, ne sont plus adaptées, même via un pilotage à zéro de tension (ZVS : Zéro Voltage Switching). C'est la raison pour laquelle, une nouvelle topologie d'onduleur, en rupture avec les topologies à cellule de commutation (ex : le bras d'onduleur), est envisagée. L'objectif de la thèse est de concevoir, modéliser et valider expérimentalement de nouvelles topologies de convertisseur DC/DC haute fréquence intégrant des matériaux piézoélectriques dont le facteur de qualité est élevé. Les puissances envisagées sont de quelques dizaines à quelques centaines de watts.

Modelisation thermomécanique 3D de circuit imprimés

DLORR

Master Sciences des Matériaux, Calculs numériques

01-09-2019

SL-DRT-19-0623

manuel.fendler@cea.fr

La transition numérique s'illustre dans l'usine du futur par l'instrumentation d'outils et de pièces évoluant dans des environnements extrêmement sévères pour l'internet des objets. Afin d'en assurer une intégration efficace et robuste, l'étude proposée dans le cadre de cette thèse a pour but d'acquérir la connaissance des contraintes de dimensionnement, et de mettre en ?uvre les outils de modélisation et de simulation permettant la co-conception mécatronique des futurs systèmes industriels intelligents.

Enrobage métallique de fonctions électroniques communicantes par Cold Spray

DLORR

Sciences de Matériaux, Métallurgie

01-09-2019

SL-DRT-19-0624

manuel.fendler@cea.fr

La transition numérique s'illustre dans l'usine du futur par l'instrumentation d'outils et de pièces évoluant dans des environnements extrêmement sévères pour l'internet des objets. Une des difficultés consiste à intégrer des fonctions communicantes sans fil à l'intérieur de pièces métalliques, notamment à des fins de traçabilité avec des étiquettes RFID. En raison des difficultés liées à l'environnement électromagnétique délicat, il n'existe pas de solutions d'intégration dans l'état l'art. Cette étude a pour but d'exploiter les potentialités offertes par la technique de rechargement de matière à froid appelée Cold Spray, en caractérisant les effets bénéfiques de texture sur les propriétés d'absorption des métaux ainsi mis en ?uvre pour encapsuler la puce électronique.

Stratégies de sécurisation d'une hiérarchie mémoire contre les attaques par canaux auxiliaires logiciels

Département Systèmes

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

Formation en sécurité des systèmes matériels et architecture des processeurs

01-10-2019

SL-DRT-19-0625

thomas.hiscock@cea.fr

Le début de l'année 2018 a été marqué par la révélation très médiatisée des attaques Spectre et Meltdown. L'aspect réellement novateur de ces attaques est d'utiliser les comportements très (trop ?) prédictif des éléments de microarchitecture des processeurs modernes pour provoquer des fuites d'informations via ce que l'on appelle un canal auxiliaire logiciel. Les canaux les plus exploités sont probablement les mémoires caches qui depuis 2005 sont clairement identifiées comme une source de fuite d'informations (les adresses accédées) exploitable. Au fil des années, un large panel d'attaques sur les caches s'est développé, avec de nombreuses techniques : Evict+Time, Prime+Probe ou encore Flush+Reload. Mais plus généralement, de nombreuses vulnérabilité similaires existent sur toute la hiérarchie mémoire : le célèbre bug rowhammer sur les DRAMs ou la vulnérabilité DRAMA et certaines vulnérabilités liées à la traduction d'adresse (MMU). Prévenir ces attaques sur la hiérarchie mémoire est donc un enjeu majeur dans la conception des futurs processeurs. L'objectif de cette thèse est de développer de nouveaux moyens de sécurisation pour une hiérarchie mémoire. Un premier grand axe de travail sera de comprendre en détail l'ensemble des attaques actuelles sur la hiérarchie mémoire et éventuellement identifier de nouvelles vulnérabilités potentielles. Cette analyse permettra par la suite de dériver un ensemble de critères quantitatif de la sécurité d'une hiérarchie. Nous aurons dès lors les outils adéquats pour comparer les contremesures proposées dans l'état de l'art et identifier leurs limites. À partir de cela, nous pourrons construire des contremesures pensées globalement et qui ciblent toute la hiérarchie mémoire. Les innovations proposées dans cette thèse ont vocations à être intégrées dans le processeur sécurisé RISC-V développé dans le projet de l'IRT Nanoelect Nanotrust et peuvent mener à des démonstrateurs au cours du projet de thèse.

Sécurisation matérielle de cryptographie post-quantique basée sur les isogénies entre courbes elliptiques

DPACA (CTReg)

Autre

Cursus Mathématique-Informatique ou un cursus électronique avec des fortes capacités en mathématique

01-10-2019

SL-DRT-19-0626

simon.pontie@cea.fr

L'objectif principal de cette thèse est de concevoir des protections qui augmenteront la résistance aux attaques physiques d'une implémentation de l'algorithme cryptographique SIKE (Supersingular Isogeny Key Encapsulation). La navigation au travers des isogénies entre courbes elliptiques supersingulières permet de construire un protocole d'échange de clé Diffie-Hellman. SIKE est un outil d'encapsulation de clé basé sur cette cryptographie asymétrique. Il fait partie des nouveaux algorithmes cryptographiques s'exécutant sur un ordinateur classique mais résistant à un attaquant disposant d'un calculateur quantique. Ces algorithmes "post-quantique" sont en cours de standardisation dans un concours international organisé par le NIST. Le niveau de sécurité de ces algorithmes est choisi de manière à rendre les chemins d'attaques mathématiques par cryptanalyse impossibles. Ceci motive les attaquants à explorer des chemins d'attaques alternatifs en tirant profit d'un accès physique à l'implémentation manipulant la clé secrète. Les attaques par analyse des émanations électromagnétiques d'un déchiffrement ou par perturbation de celui-ci par illumination laser ou électromagnétique sont des moyens efficaces pour attaquer l'implémentation d'un algorithme mathématiquement sûr. Des protections existent pour les implémentations de cryptographie classique et sont capables de complexifier ce chemin d'attaque en dissimulant les secrets manipulés. Par contre, il existe peu de propositions de contre-mesures pour protéger les implémentations de SIKE et la menace des attaques physiques sur les isogénies n'est que partiellement caractérisée. Cette thèse propose d'explorer ces deux problèmes. Le doctorant commencera par prendre en main les concepts mathématiques et les implémentations existantes de SIKE. Il/Elle cherchera à identifier les pistes d'attaques physiques théoriques existantes dans la littérature et à en proposer de nouvelles. Par des démonstrations expérimentales d'attaques physiques par écoute et/ou perturbation, il/elle affinera la caractérisation de la menace. Il/Elle proposera et implémentera des contre-mesures qui pourront être algorithmiques, logicielles ou matérielles dans le but de proposer une implémentation SIKE avec un haut niveau de résistance aux attaques physiques. Le laboratoire SAS "Systèmes et Architectures Sécurisés" situé entre Aix-En-Povence et Marseille à Gardanne sur le campus Georges Charpak Provence accueillera le doctorant au sein de l'équipe de recherche commune entre le CEA et l'EMSE. Cette équipe dispose d'équipements de pointe avec des bancs d'attaque physique au niveau de l'état de l'art international. La thèse sera co-dirigée par Nadia El Mrabet (EMSE/SAS) et Luca De Feo (UVSQ/CRYPTO) avec un co-encadrement par Simon Pontié (CEA/SAS). Cette équipe d'encadrement réunie un des inventeurs du protocole SIKE, une spécialiste des courbes elliptiques et un concepteur de contre-mesures aux attaques physiques. Plus d'informations: - https://www.simon.pontie.fr/sujet-these/sike/ - https://www.emse.fr/~nadia.el-mrabet/ - https://defeo.lu/ - https://www.simon.pontie.fr/ - http://www.cea-tech.fr/cea-tech/Pages/en-regions/pfa-securite-physique-systemes-electroniques.aspx - https://sike.org/

Impact de l'integration étirable sur les technologies imprimées

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire Composants Optiques Imprimés

Master2 recherche matériaux, électronique, microélectronique, optique

01-10-2019

SL-DRT-19-0662

mohammed.benwadih@cea.fr

L'extensibilité constitue un défi majeur que doit aujourd'hui relever l'électronique imprimée pour permettre l'intégration des fonctionnalités imprimées (capteurs, actuateurs, systèmes de récupération d'énergie) au c?ur des systèmes. L'intégration au plus près de la fonction/de l'utilisation impose en effet de nouvelles contraintes dans le cahier des charges des composants : étirable, léger, capacité à être co-intégré avec des éléments ayant des caractéristiques très différentes (rigide/étirable). Cette thèse a pour objectif d'étudier l'impact de ces nouvelles contraintes sur les technologies imprimées sur la plateforme PICTIC du CEA Grenoble, qui met en valeur des substrats plastiques grâce à l'impression de fonctions électroniques. L'étude portera d'abord sur des briques de base de l'électronique imprimés (conducteur, diélectrique, capacité simple, semi-conducteur organique) et mise en application sur quelques composants bien maîtrisés au laboratoire (capteurs et transistor) sur substrats plastiques usuels. L'étude mettrait en évidence les modifications à apporter sur les empilements standards, sur les architectures ainsi que les points bloquants matériaux. La dernière partie de la thèse s'attachera à cointégrer des capteurs étirables et les transistors souples/semi-rigides.

Détection de contraintes mécaniques sur des lignes de transmission par ajout de matériaux sensibles

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Fiabilité et Intégration Capteur

Electromagnétisme et traitement du signal

01-09-2019

SL-DRT-19-0683

nicolas.gregis@cea.fr

La réflectométrie est une technique qui remonte aux origines de l'électromagnétisme et dont le principe est similaire à celui du radar. Depuis le début des années 2000, le CEA LIST a développé des technologies permettant d'utiliser la réflectométrie pour le diagnostic de câbles électriques, en s'appuyant notamment sur des architectures électroniques embarquées, tel des FPGA ou des SoC. Aujourd'hui, les avancées de ces technologies permettent d'étendre les champs applicatifs de la réflectométrie, en particulier ajouter au câble une fonctionnalité supplémentaire de capteur de contraintes. Pour ce faire, il est possible de tirer parti de nouveaux matériaux, comme les dépôts souples magnétostrictifs, qui génèrent des effets électromagnétiques sous contraintes mécaniques, et inversement. Des premiers travaux dans ce sens ont montrés des résultats prometteurs et l'objectif de cette thèse est de proposer un nouveau design de câble intégrant ces matériaux qui, combinés à la réflectométrie, permettra de mesurer les contraintes mécaniques que lui et le système dans lequel il repose subissent. Le travail portera sur le choix du matériau le plus adapté à ce but, l'adaptation de la réflectométrie au contexte cité, notamment par la création de nouvelles techniques de traitement du signal, pour enfin proposer et tester un nouveau design de câble instrumenté. Pour accomplir le travail demandé dans cette thèse, l'étudiant devra posséder de solides bases en électromagnétique pour bien appréhender à la fois le domaine de la réflectométrie et celui de la magnétostriction, les deux technologies au c?ur du sujet. Des bonnes connaissances en traitement du signal faciliteront l'exploitation des mesures issues des modèles et des tests, et aideront à orienter les travaux de la thèse dans une démarche pour un potentiel transfert technologique. Une attention particulière devra être portée sur la mise en place de bancs d'essais. Il est donc attendu que l'étudiant propose une démarche expérimentale construite et méthodique à partir des ressources mobilisées au cours des trois années de travail.

Etude des interactions origami d' ADN - surface pour application en lithographie

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

M2 physique des materiaux, microelectronique

01-09-2019

SL-DRT-19-0684

raluca.tiron@cea.fr

Cadre et contexte: Les technologies de l'information de demain vont avoir besoin de structures de plus en plus complexes qui, dans une démarche logique de miniaturisation, combinent à la fois la haute résolution, la haute densité ainsi que le design complexe (formes arrondies, empilement 3D, etc.). Dans ce contexte et pour répondre aux futures exigences des technologies, des nouvelles techniques de nano-structuration devront être envisagées. De par son gabarit nanométrique (diamètre de 2nm), sa propension à l'auto-assemblage, sa diversité structurale et les possibilités de fonctionnalisation, l'ADN constitue une brique de choix. Il offre notamment la possibilité de réaliser des architectures en 2D et en 3D, définies au nanomètre près Travail demandé : cette thèse a pour objectif de démontrer la faisabilité de nano-structurer la surface d'un substrat en utilisant un masque en origami d'ADN. Il vise une résolution ultime de quelques nanomètres, une densité de motifs compatible avec des applications microélectroniques par exemple, mais aussi la réalisation de structures complexes auto-alignées. La partie technologique sera focalisée sur le positionnement déterministe des origamis et les procédés de gravure associés

Amélioration des performances en imagerie X et gamma par identification des paramètres de détecteur à semi-conducteur.

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire pour la Visualisation et l'Eclairage

Mathématique, Statistiques, Physique

01-10-2019

SL-DRT-19-0796

gmontemont@cea.fr

Le laboratoire d'accueil conçoit des systèmes d'imageries X et gamma appliqués à l'imagerie médicale ou au contrôle de bagages. Les détecteurs de rayonnement CdTe ou CdZnTe utilisés pour ces applications sont sensibles aux 5 paramètres physiques de l'interaction : énergie déposée E, instant d'interaction T et position XYZ. L'estimation de ces grandeurs se fait à partir des différents signaux électroniques mesurés. Ces détecteurs sont de plus en plus performants mais ils sont limités en particulier par les inhomogénéités de réponse dues à la variabilité physique des propriétés du matériau. Le but de cette thèse est de lever ces limitations grâce à une modélisation et caractérisation précise de la réponse réelle du détecteur. L'estimation des paramètres physiques propres aux détecteurs peut ainsi permettre une estimation optimisée du lieu, de l'instant et de l'énergie déposée lors de l'interaction du photon. L'étudiant(e) devra avoir une formation en mathématiques ou statistique ou physique et montrer un goût prononcé pour la recherche pluridisciplinaire.

Test de robustesse des systèmes embarqués par perturbation contrôlée en simulation à partir de plateformes virtuelles

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Laboratoire pour la Sûreté du Logiciel

Informatique, micro-électronique, systèmes embarqués

01-10-2019

SL-DRT-19-0857

yves.lhuillier@cea.fr

Le développement des systèmes embarqués est soumis aux conséquences d'une intégration de plus en plus avancée. Ces conséquences se manifestent par des architectures de plus en plus complexes (multi-c?urs...), mais également de plus en plus sensibles (aux fautes). Ces systèmes, difficilement testables (System On Chip), présentent en outre potentiellement des vulnérabilités de sécurité. Tous ces impacts liés à l'intégration doivent par conséquent être pris en compte dans un contexte strict d'exigences de fiabilité et de sécurité des systèmes d'information (SSI). Les méthodes de développement classiques montrent leurs limites vis-à-vis de ces nouvelles architectures induisant des risques non négligeables quant à la fiabilité du système final. Dans la quasi-totalité des cas, le logiciel est développé sous hypothèse d'un matériel stable et sûr, ceci étant généralement assuré par des mécanismes de redondances de plus en plus coûteux. Pour réduire ces risques, l'utilisation de plateformes virtuelles permet la mise au point de logiciels moins sensibles aux fautes éventuelles. L'objectif de la thèse est d'étudier la testabilité des systèmes embarqués par une approche fondée sur l'injection de fautes par simulation, via des plateformes virtuelles. L'utilisation de la simulation permet d'exécuter un programme et de perturber de manière précise certaines données. L'analyse des divergences avec une exécution parfaite, permet de vérifier le niveau de criticité de chacune des opérations réalisées par un exécutable et d'adapter le développement en conséquence.

Approches hybrides de réseaux multi-antennes co-localisées pour la détection d'objets

Département Systèmes

Laboratoire Antennes, Propagation, Couplage Inductif

Ecolde d'ingénieur/Master électromagnétisme, électrotechnique, électronique et microélectronique, optoélectronique

01-09-2019

SL-DRT-19-0873

raffaele.derrico@cea.fr

Le cadre de cette thèse est celui de la détection et imagerie d'objets dans un milieu à perte, potentiellement stratifié, à l'aide de technologies radar large-bande multi-antennes. Dans ces systèmes, une des options consiste à utiliser un grand nombre d'antennes afin d'améliorer la précision de localisation, et une autre concerne l'utilisation de techniques de traitement d'antenne à haute résolution L'objectif de cette thèse est proposer des solutions multi-antennes co-localisées, et les méthodes de traitement du signal s'y afférant, capables d'exploiter les techniques MIMO et la formation de faisceau dans les applications de radar de pénétration. L'étude débutera par un état de l'art concernant systèmes radar multi-antennes et la mise en ?uvre d'un modèle (simplifié) de propagation, ces deux actions étant réalisées dans l'optique de l'utilisation de signaux à large bande. Ensuite, le/la candidat(e) instruira des campagnes de mesures à l'aide du sondeur de canal du CEA LETI. Cette phase expérimentale impliquera une évolution du modèle en incluant la sphéricité de l'onde, la polarisation, l'hétérogénéité et la potentielle dispersivitédu milieu. Il proposera des solutions multi-antennes en optimisant la disposition et le nombre des éléments rayonnants, en développant des techniques de traitement du signal performantes, et réalisera une preuve de concept. Le/la thésard(e) intégrera le Laboratoire Antenne, Propagation et Couplage Inductif (LAPCI) du CEA-LETI, Grenoble (France) et bénéficiera des outils à la pointe de l'état de l'art pour la caractérisation et modélisation du canal de propagation (sondeurs de canal, émulateur de canal, OTA en chambre anechoïde, simulateurs électromagnétiques,?) . La thèse s'effectuera en collaboration avec Université de Rennes 1, sous la responsabilité du Prof. Laurent FERRO-FAMIL. Des périodes de permanence dans les deux instituts seront effectuées selon des modalités à définir au cours de la thèse. Candidature : La thèse s'adresse aux étudiants d'excellent niveau avec un diplôme de master, 3ème année d'école d'ingénieur ou équivalent. Le/la candidat(e) devra posséder une spécialisation dans le domaine des télécommunications, radar, micro-ondes ou traitement du signal. La candidature devra obligatoirement comporter un CV, une lettre de motivation et les notes obtenues pendant les deux dernières années d'étude.

Étude et maitrise de la formation des composés intermétalliques dans les interconnexions utilisant des alliages à base d'indium

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'assemblage et de Packaging Photonique

Ingénieur ou titulaire d'un bac+5 en Sciences et Génie des Matériaux, physico-chimie.

01-09-2019

SL-DRT-19-0899

olivier.mailliart@cea.fr

Le DOPT développe au sein du CEA-LETI des composants photoniques, tels que des micro-écrans, des capteurs dans le visible et l'infra-rouge ou encore des capteurs courbes (Pixcurve). La fabrication de ces composants nécessite de réaliser des assemblages mécaniques et électriques (interconnexions) entre un circuit de lecture en silicium et un circuit de détection (capteur) ou d'affichage (micro-écran LED) d'une surface de l'ordre du cm². Ces jonctions sont généralement réalisées par brasage à l'échelle du pixel (de l'ordre de 10µm), c'est-à-dire qu'un composant à la résolution SXGA (HD) comporte plus d'un million de micro-assemblages. Le brasage est une technique d'assemblage consistant à faire fondre un métal d'apport, la brasure, entre les éléments à assembler. Lorsque la brasure se solidifie, la jonction est créée. Actuellement, la brasure mise en ?uvre est un métal pur à bas point de fusion : l'indium. L'augmentation de la résolution et de la compacité de ces composants imposent une augmentation de la densité de pixels et donc une diminution de la distance entre deux interconnexions (pas pixel). La réduction de la taille des interconnexions met en évidence certains phénomènes qui étaient jusqu'alors négligeables pour des dimensions plus importantes. A titre d'exemple, lors du mouillage des pads (UBM : Under Bump Metallization) en or par l'alliage liquide (In), un composé intermétallique (IMC : Inter Metallic Compound) de quelques microns d'épaisseur se forme à l'interface. Ce produit de réaction est considéré comme étant négligeable jusqu'au pas de 15µmEn diminuant la distance entre les interconnexions (inférieure à 10µm), la proportion d'intermétallique devient supérieure à celle de l'indium au sein du joint. Cette modification de la structure de l'interconnexion peut entrainer des problèmes lors de la fabrication des composants ainsi que des défaillances au cours de leur utilisation. L'objectif de l'étude proposée dans le cadre de cette thèse est de comprendre et de maitriser la formation des intermétalliques aux interfaces entre la brasure et la métallisation (UBM) : - Compréhension de l'existant sur les billes d'indium (Interaction In/Au): o Réalisation d'expériences de mouillage o Caractérisations fines d'échantillons pour plusieurs tailles d'interconnexions (cross section par polissage ionique, MEB, TEM) : étude de la réactivité interfaciale. o Influence des paramètres d'assemblage (dimensions, température, atmosphère) sur la formation des IMC - Proposition d'amélioration de la structure de l'interconnexion o Modification de l'empilement de l'UBM : définition de la nature et de l'épaisseur des couches à mettre en ?uvre sur la base d'une étude bibliographique et d'une analyse thermodynamique des interactions mises en jeu dans l'empilement. o Fabrication et caractérisation (métallographie, vieillissement, fiabilité) des composants élaborés avec les interconnexions sélectionnées. - Etude de l'assemblage réalisé avec des alliages à base d'In (si l'avancement des travaux le permet) o Le laboratoire développe des alliages à bas point de fusion (à base d'indium) en remplacement de l'In. Il serait intéressant de comparer la réactivité de ces alliages binaires ou ternaires vis-à-vis de l'UBM (température d'assemblage plus faible et activité réduite de l'indium).

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