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Développement de boîtiers de puissance (type PQFN ou autres?) optimisé pour les composants de puissance GaN/Si

DMIPY (CTReg)

Autre DMIPY

Master ou école d'ingénieur en physique

01-09-2020

SL-DRT-20-1196

emmanuel.marcault@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

L'introduction de matériaux « grand-gap », tels que le Nitrure de Gallium (GaN) ou le Carbure de Silicium (SiC) représente une véritable rupture technologique pour tous les acteurs du domaine de l'électronique de puissance. Les nouveaux composants de puissance ainsi réalisés permettent de concevoir des convertisseurs à très forte densité de puissance et supportant des tensions de plus en plus élevées. Ce qui est un atout majeur pour la transition énergétique. Toutefois, à ce jour, il n'existe pas de packaging parfaitement optimisé et compatible avec les propriétés intrinsèques de ces nouveaux transistors de puissance GaN. Dans ce contexte, l'objectif principal de la thèse CIFRE proposé ici ave la société SYNERGIE CAD, sera de contribuer au développement d'un nouveau packaging discret permettant de tirer le maximum des performances des composants GaN sans alourdir le coût de fabrication ainsi que l'intégration de ces interrupteurs au sein de systèmes de conversion de l'énergie. Pour ce faire, après une étude bibliographique approfondie, le candidat devra réaliser des simulations multi-physiques afin de bien comprendre l'impact de la géométrie et du choix des matériaux sur les principales caractéristiques des modules de puissances : fiabilité, faibles éléments parasites et refroidissement. Il devra par la suite proposer des évolutions compatibles avec les solutions industriels de SYNERGIE CAD et pour finir comparer la / les solutions proposées à l'existant.

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Dossier d'assurance de sécurité pour les systèmes basés sur l'IA

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Labo.conception des systèmes embarqués et autonomes

Master 2 en informatique

01-10-2020

SL-DRT-20-1206

morayo.adedjouma@cea.fr

Cybersécurité : hardware et software (.pdf)

L'utilisation de systèmes basés sur l'intelligence artificielle (IA) se développe rapidement et trouve des utilisations dans de nombreuses industries. Cela est particulièrement vrai pour les systèmes autonomes, où les déploiements ciblent de plus en plus des exigences importantes, voire critiques, mais dont les défaillances entraîneraient des conséquences indésirables ou intolérables. La pratique actuelle consiste à suivre un processus de certification fastidieux pour démontrer que le système est sécurisé pour permettre son déploiement. Fournir un argument convaincant en matière de sécurité logicielle comme brique pour créer des cas d'assurance pour la sécurité du système est une partie fondamentale mais difficile de cette démonstration. Une partie du problème réside dans le besoin de fournir des preuves pour justifier des propriétés systèmes où des techniques de vérification formelles telles que le model-checking sont recommandés pour une évaluation efficace. Il est également difficile de structurer l'argument couvrant l'ensemble du système de manière lisible et réutilisable. De plus, étant donné que les systèmes basés sur l'IA peuvent acquérir de nouvelles aptitudes en phase opérationnelle, - aptitudes non prises en compte lors de leur développement - pour pouvoir réagir correctement aux environnements changeants, incertains et inconnus, on ne peut pas définir le dossier d'assurance uniquement sur les artefacts produits au cours d'un processus de développement adéquat. Dans nos travaux précédents, nous avons étudié l'ingénierie, la validation et l'évaluation de la cybersécurité dans le contexte des infrastructures critiques, des systèmes cyberphysiques et distribués. L'objectif principal de cette thèse est de poursuivre sur ces travaux en considérant le cas où certains composants logiciels des systèmes utilisent l'intelligence artificielle (IA), en particulier les algorithmes et techniques d'apprentissage automatique. La thèse contribuera à cette problématique en décrivant un support méthodologique pour construire et réutiliser des cas d'assurance de sécurité sous la forme de modèles réutilisables dans le contexte de l'architecture système des systèmes basés sur l'IA et de leur interaction avec les propriétés de sécurité. Cela impliquera de développer (1) un cadre de conception pour spécifier et vérifier formellement la sécurité des systèmes basés sur l'IA, (2) une structure d'argumentation pour raisonner sur la sécurité de ces systèmes et (3) des approches pour générer des preuves suffisantes pour soutenir les revendications de l'argumentaire. A partir de cela, la thèse proposera des principes génériques pour générer des explications et des preuves à communiquer aux autorités réglementaires, aux organismes de certification et aux éventuels utilisateurs de ces systèmes, à les comprendre et à les accepter.

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Etude des effets stochastiques de variabilités locales des contrôles dimensionnels dans le cadre de la photolithographie 193nm immersion

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ingenieur ou équivalent + Master 2 sciences des matériaux, microélectronique

01-09-2015

SL-DRT-20-1208

jonathan.pradelles@cea.fr

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

Dans le cadre des développements de technologies dites dérivatives (mémoires non volatiles intégrées) pour des marchés exigeants en fiabilité (défaillance produit inférieure à un par million), il est fondamental de pouvoir appréhender, caractériser et compenser les sources de variabilités dites stochastiques. Les procédés de photolithographie et de gravure sont au centre de ces problématiques. Aussi, au sein du CEA-LETI (Grenoble), le laboratoire de lithographie (LLIT), conjointement avec le groupe de photolithographie R&D de STMicroelectronics (Crolles), propose une thèse visant à mesurer, analyser et comprendre ces effets stochastiques de variabilités locales de la taille et de la position des motifs obtenus par photolithographie 193nm immersion pour les technologies 40/28nm. Ce travail se basera pour une part sur de l'analyse d'image de microscopie électronique haute résolution à partir d'outils existant ou en développement ou à développer, et d'autre part sur la réalisation d'expériences sur les équipements de lithographie immersion de STMicroelectronics ou du CEA-LETI à Grenoble. Vous bénéficierez aussi d'un réseau de travail collaboratif avec nos fournisseurs d'équipements comme ASML aux Pays Bas ou en Californie. Votre travail fera aussi l'objet de publications vous donnant l'opportunité de participer à des conférences internationales en Europe ou aux États-Unis (2 à 3 pendant votre doctorat).

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Apprentissage par transfert du virtuel au réel pour l'estimation de pose 3D de personne dans des scènes complexes

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire Vision et Apprentissage pour l'analyse de scènes

Master 2 Recherche, traitement de l'image, vision par ordinateur, apprentissage par ordinateur, apprentissage profond

01-10-2020

SL-DRT-20-1232

bertrand.luvison@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

L'analyse de la posture humaine dans les vidéos est une tâche clé pour la compréhension de scènes. La posture est en effet informative de l'activité menée par la ou les personnes. Les avancées significatives de ces dernières années ont montré qu'il était possible d'estimer cette pose uniquement à partir d'images RGB pour plusieurs personnes simultanément. Cependant les méthodes actuelles manquent encore de précision dans diverses situations: lorsque les postures à reconnaître sont "non conventionnelles", comme par exemple avec des postures sportives, lorsque les personnes sont proches les unes des autres et qu'elles s'occultent mutuellement lors d'interactions comme la danse de couple, etc. L'objectif de la thèse est d'améliorer cette estimation dans ces situations. Pour cela, l'utilisation de données issues du monde de la modélisation sera au c?ur du sujet. En effet ces modélisations sont de plus en plus photo-réalistes mais aussi réalistes dans la gestuelle elle-même. L'utilisation de ces données permettra d'avoir accès à des vérités terrains très précises qui ne peuvent pas aussi facilement être mesurées sur des vidéos réelles. Cependant pour pouvoir être ensuite utilisé sur des images réelles, le problème du "domain shift" devra être résolu. Des méthodes de désenchevêtrement, de GAN, d'apprentissage multi-dataset, multi-label seront à investiguer et à proposer tout au long de la thèse.

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Micro-concentration photovoltaïque pour le spatial

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Photovoltaïque à Concentration

Master II or engineering School (equivalence Master II)

01-11-2020

SL-DRT-20-1254

philippe.voarino@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

À l'origine, les cellules solaires en silicium ont été développées pour des applications spatiales, suite à leur première utilisation en 1958 (rendement initial ~ 7-8%). Aujourd'hui, les cellules solaires à triple jonction GaInP/GaAs/Ge, qui offrent un meilleur rendement et une meilleure résistance aux irradiations (électrons et protons), sont la solution la plus courante pour alimenter en électricité les missions spatiales. Cependant, la fraction du coût associé à ces cellules reste importante pour des panneaux solaires spatiaux basés sur cette technologie de cellules. Le photovoltaïque à concentration (CPV), développée principalement pour les applications terrestres, est une technologie qui permet de réduire nettement les coûts cellule, en utilisant des éléments optiques réflectifs ou réfractifs pour concentrer la lumière sur une surface de cellule solaire beaucoup plus petite, tout en augmentant le rendement de conversion. Ainsi, l'utilisation du CPV pour les applications spatiales en orbite terrestre apparaît comme un compromis performance/coût prometteur, qui peut en plus permettre de solariser des missions pour l'espace lointain dans les environnements à faible irradiance1. Cependant, le CPV pour le spatial doit encore relever les défis de la légèreté, de la fiabilité face aux contraintes environnementales, de la gestion thermique et des pertes optiques. Le développement d'une nouvelle génération de solutions photovoltaïques à micro-concentration, le µ-CPV2, peut permettre de résoudre un grand nombre de ces problèmes. Les systèmes µ-CPV sont basés sur des cellules solaires de taille submillimétrique (< 1 mm²) qui permettent à la fois la dissipation passive de la chaleur et une optique compacte. Récemment, ce type de système µ-CPV a démontré des rendements > 25% sous faible concentration, pour de grands angles d'acceptance3. Dans ce contexte, ce travail de thèse se concentre sur une conception innovante et légère de système µ-CPV en adressant les paramètres clés W/kg, W/m2 et W/m3, ainsi que le coût. Les défis scientifiques associés concernent l'étude et la compréhension des mécanismes de vieillissement des matériaux et systèmes optiques exposés aux contraintes de l'environnement spatial (cyclage thermique, UV, irradiations, etc.). Les principaux objectifs de ce travail sont les suivants : - Définition d'un conception intelligent de cellules et de module µ-CPV adaptés à une concentration faible/moyenne dans l'espace, sur la base de l'expertise des laboratoires dans ce domaine et d'une étude bibliographique approfondie - Fabrication de microcellules et développement de matériaux et procédés de fabrication/assemblage de modules µ-CPV - Caractérisation finale du système µ-CPV, au niveau optique/électrique, et étude de sa résistance aux tests de vieillissement. Ces travaux permettront, par un processus itératif, l'obtention d'un système µ-CPV entièrement optimisé, manufacturable, léger et à faible coût d'ici la fin de la thèse de doctorat ; les connaissances scientifiques et techniques générées déboucheront sur des communications, des articles et des brevets. Collaboration internationale : Cette thèse de doctorat s'inscrira dans le cadre d'une collaboration entre le CEA-LITEN (INES, Le Bourget du Lac, France) et le Fraunhofer ISE (Fribourg-en-Brisgau, Allemagne). Des interactions fortes avec les équipes et doctorants des deux instituts sont planifiées : roadmap commune, séjours scientifiques, formation, etc. Début souhaité : Novembre 2020 ? 3 ans Références : 1 P.M. Stella, 34th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, (1999). 2 A. Ritou et., Sol. Energy 173, 789 (2018). 3 C.J. Ruud et al., Opt. Express 27, A1467 (2019).

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Architecture de lecture de qubit silicium permettant de construire un ordinateur quantique à grande échelle

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire d'Intégration des Composants pour la Logique

Physique, électronique

01-10-2020

SL-DRT-20-1270

maud.vinet@cea.fr

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

Les ordinateurs quantiques pourraient bientôt être en mesure de résoudre des problèmes hors de portée des ordinateurs conventionnels. Ces ordinateurs ne manipulent plus les électrons comme des particules, mais comme des ondes qui maintiennent des relations de phase et peuvent interférer. La préparation, la manipulation cohérente et la lecture des états quantiques sont une option prometteuse pour fabriquer des bits quantiques (qubits) est de stocker des électrons dans des boites quantiques de silicium et de manipuler leur spin. Le CEA Grenoble fabrique et caractérise de tels dispositifs sur une ligne de fabrication quasi-industrielle, et développe des outils appropriés pour leur modélisation. L'objectif de la thèse est de concevoir et caractériser électriquement une architecture de lecture pour le calcul quantique à grande échelle. L'étudiant devra travailler sur un schéma d'intégration innovant pour surmonter les défis de l'initialisation et de la lecture dans de grandes matrices de boites quantiques. L'architecture devra être compatible avec la correction d'erreur quantique et la mise en ?uvre des protocoles associés. Elle devra prendre en compte les spécificités matérielles de si licon spin qubits. La thèse s'appuiera sur une étude de simulation préliminaire sur l'impact de la forme de la matrice, de ses dimensions, et du choix des matériaux pour fabriquer les qubits.

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