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Conception d'architectures innovantes de lecture de microphone "time-domain" à base d'oscillateurs verrouillés par injection

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Gestion d'Energie Capteurs et Actionneurs

Ingénieur électronique + Thèse en conception circuit intégré analog-mixte

01-01-2020

PsD-DRT-20-0023

franck.badets@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

La détection et la reconnaissance d'événements sonores font l'objet d'une grande activité de recherche liée au développement des applications de reconnaissance vocale. Ces applications demandent la réalisation de microphones ayant une grande dynamique (> 100 dBSpl) et un faible bruit (< 25 dBSpl). Les architectures à l'état de l'art basées sur un préampli et un convertisseur sigma delta permettent d'obtenir les performances voulues mais pour des consommations de l'ordre du mW qui ne sont pas compatibles avec les applications portables. Le CEA-LETI travaille sur un transducteur MEMS innovant répondant aux exigences de linéarité, de dynamique et de bruit de plancher. Afin d'accompagner ce développement, le CEA-LETI est à la recherche d'un post doc dont la mission sera l'étude d'architectures innovantes de lecture de microphone et ultra faible consommation à base d'oscillateurs verrouillés par injection. Le travail de post doc se répartira entre un travail d'architecture et d'évaluation de la solution et un travail de conception et de mesure du circuit réalisé.

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Conception de circuit et de systèmes de communication ultra low power pour wake-up radio

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

Thèse dans le domaine de la conception de circuit

01-01-2019

PsD-DRT-19-0026

dominique.morche@cea.fr

Aujourd'hui, il y a une forte demande de développement de systèmes de wake-up radio autonomes dont les performances puissent être adaptées en fonction des besoins de l'application. Il est critique que ces systèmes disposent également d'horloge indépendante et ultra basse consommation. L'objectif du projet proposé est d'exploiter les capacités de la technologie CMOS FD-SOI pour développer ce type de systèmes, en améliorant la consommation et les performances des systèmes au delà de l'état de l'art, grâce aux faibles capacités et au body biasing de la technologie FD-SOI 22nm. Une attention particulière sera accordé à la mise au point de système de synthèse de fréquence à forte efficacité énergétique et faible temps d'établissement. Le candidat travaillera aussi bien sur les aspects systèmes que conception de circuit dans une équipe qui dispose d'une solide expérience sur le sujet

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Développement de modèles innovants permettant l'optimisation conjointe technologie/design/système

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Simulation et Modélisation

microélectronique, optronique, simulation

01-01-2019

PsD-DRT-19-0028

luca.lucci@cea.fr

Le projet dans lequel ce post-doc s'inscrit a pour ambition de proposer une approche nouvelle d'étude et d'optimisation des circuits et des systèmes, en prenant en compte les caractéristiques détaillées des technologies utilisées, des méthodologies de conception et des architectures choisies. L'objectif est de mettre en place une compétence transverse unique d'évaluation des technologies et des architectures, allant au-delà des analyses de type PPA, PPAY, PPAC usuellement utilisées pour évaluer les circuits. Le sujet du post-doc se concentre sur le développement de modèles simplifiés de dispositifs actifs et passifs, qui constituent les briques de base de la méthodologie d'optimisation robuste qui sera mise en place dans le projet. Les travaux de modélisation des devices actifs auront comme point de départ l'approche développée à l'EPFL, basée sur des expressions analytiques d'invariants mettant en oeuvre le coefficient d'inversion.

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Simulation et caractérisation électrique d'un cube logique / mémoire dédié au calcul dans la mémoire

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire d'Intégration des Composants pour la Logique

thèse en micro / nano-électronique

01-01-2020

PsD-DRT-20-0029

francois.andrieu@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Pour répondre à différents enjeux scientifiques et sociétaux, les circuits intégrés de demain doivent gagner en efficacité énergétique. Or, la majorité de leur énergie est aujourd'hui consommée par les transferts de données entre les blocs mémoire et logique dans des architectures circuit de type Von-Neumann. Une solution émergente et disruptive à ce problème consiste à rendre possible des calculs directement dans la mémoire (« In-Memory-Computing »). Les nouvelles technologies de mémoires résistives non-volatiles et de transistors à nanofils de silicium développées au LETI et intégrées en 3D permettraient de proposer pour la première fois une solution technologique performante et viable à un calcul intensif dans la mémoire. Un projet transverse au leti a commencé sur le sujet: de l'application à l'implémentation technologique, en passant par le logiciel et le circuit. Le but est de créer des nano-fonctionnalités en mixant à très faible échelle des dispositifs logiques et mémoires à très grande densité et très grosses capacités. Un accélérateur circuit de In-Memory-Computing sera conçu et fabriqué au LETI, permettant d'améliorer les performances énergétique d'un facteur 20 par rapport à un circuit Von-Neumann de l'état de l'art. Le poste de post-doctorant proposé s'inscrit dans ce projet et vise à simuler et caractériser un CUBE logique/mémoire dédié au "In-Memory-Computing". Le post-doctorant réalisera des caractérisations électriques de transistors et mémoires pour calibrer des modèles et fera des simulations TCAD et spice pour aider au dimensionnement de la technologie et permettre la conception des circuits.

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Propriétés électroniques de super-réseaux van der Waals GeSbTe pour les nouvelles mémoires résistives iPCMs (interfacial Phase-Change Memories)

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Doctorat en science des matériaux, physique du solide, semiconducteurs, simulation AIMD, microélectronique

01-02-2020

PsD-DRT-20-0031

pierre.noe@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les mémoires résistives à changement de phase (PCMs) sont les meilleures candidates pour remplacer les mémoires Flash, pour la réalisation de mémoires universelles (SCM) ainsi que pour le neuromorphique. Néanmoins, celles-ci présentent certaines limites freinant leur utilisation. Le remplacement du matériau PCM GeSbTe massif par des hétérostructures de type super-réseaux van der Waals GeSbTe est une voie très prometteuse avec les iPCMs (interfacial PCMs). Bien que les performances supérieures des iPCMs soit admise, l'origine du mécanisme de transition résistive sous l'application de pulses électriques reste obscure. Ceci est principalement lié à l'absence de description robuste de leur structure. Récemment, nous avons pu en donner une première description à l'échelle atomique (P. Kowalczyk et al., Small, 14, 24, 1704514, 2018). Cependant, il reste encore un gros travail de compréhension et de contrôle de la structure atomique au regard des propriétés électroniques afin de pouvoir in fine mettre en évidence le mécanisme physique à l'origine de la transition résistive dans les iPCMs. Ainsi, le travail de ce post-doctorat consistera à venir épauler l'équipe iPCMs du LETI (matériau/physique, dispositifs microélectroniques, simulations) en prenant en charge l'analyse des propriétés de transport électronique de systèmes iPCM modèles soit sous forme de couches minces soit directement intégrés dans des dispositifs mémoire à l'état de l'art. Cela passera par la réalisation et/ou la participation à des mesures électriques (résistivité, Hall, mémoires iPCMs ...) et la nanocaractérisation d'empilements modèles (XRD, STEM-HAADF, Raman/FTIR ...) sur la plateforme de nanocaractérisation du CEA Grenoble (PFNC). Tout ceci servira alors de base à des simulations AIMD de l'effet du champ électrique sur ces structures vdW GeSbTe afin d'être pour la première fois en mesure de mettre en évidence l'origine de la transition électronique dans les iPCMs.

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Accéléromètre nano-optomécanique sur silicium pour applications hautes performances

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Doctorat en physique générale ou appliquée, optique, nanotechnologies, micro-systèmes, semi-conducteurs

01-06-2020

PsD-DRT-20-0035

sebastien.hentz@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

Les capteurs inertiels (accéléromètres et gyromètres) sont au c?ur d'un grand nombre d'applications grand public ?et bas coût- comme les smartphones et les tablettes, mais aussi d'applications à plus haute valeur ajoutée et de plus hautes performances comme la navigation pour les véhicules autonomes, l'aéronautique ou le spatial. Les microsystèmes en silicium (MEMS) sont aujourd'hui une technologie très mature et plusieurs millions en sont vendus chaque année. Ils sont cependant aujourd'hui incapables de répondre à des applications hautes performances. Le LETI est un des pionniers dans le développement de capteurs à transduction optomécanique « on-chip » : il s'agit de guider la lumière dans le silicium de manière similaire aux techniques photoniques, et de faire interagir cette lumière avec un objet en déplacement comme un résonateur mécanique ou une masse sismique. Ce déplacement module l'intensité de la lumière que l'on mesure, ce qui permet de déduire l'accélération de l'objet. Cette technologie a été développée dans les années 2000 en recherche fondamentale, et a notamment permis de réaliser les détecteurs d'ondes gravitationnelles. Le LETI développe cette technologie sur puce à l'échelle nanométrique, avec des sensibilités de déplacement plusieurs ordres de grandeur meilleures que les transductions électriques. De premiers accéléromètres optomécaniques ont été conçus et fabriqués dans les salles blanches quasi-industrielles du LETI pour de tout premiers tests de caractérisation. Il s'agit ici de prendre en main ces dispositifs, de confirmer les premiers résultats optiques, et surtout d'évaluer leurs performances sous accélération : un banc de test est à réaliser pour ce faire. Il faudra ensuite faire un retour sur la modélisation et le design à partir des mesures afin d'assurer la compréhension de tous les phénomènes. Enfin, le post-doctorant devra proposer de nouveaux designs visant les hautes performances attendues.

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