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Modulation des niveaux de résistance dans une mémoire PCM pour des applications neuromorphiques

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Caractérisation et Test Electrique

Master 2 Electronique ou Physique

01-03-2020

SL-DRT-20-0740

carlo.Cagli@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Depuis les dernières 50 années, les processeurs sont basés sur l'architecture de von Neumann et les progrès dans l'intégration à très grande échelle ont permis de réaliser cette architecture computationnelle sur un substrat technologique adéquat. Ce binôme n'est plus suffisant aujourd'hui, la miniaturisation des composantes électroniques n'est plus suffisante pour augmenter les performances et réduire la consommation de puissance des architectures classiques de von Neumann. De plus des nouvelles applications, dont l'intelligence artificielle en premier, demandent des changement de paradigme très radicaux. Les nouvelles architectures de calcul inspirées par la biologie ont été récemment proposées pour surmonter ces difficultés. La différence principale entre un circuit neuromorphique et une architecture classique est l'organisation de la mémoire : les réseaux des neurones biologiques sont caractérisés par une co-localisation de la mémoire (synapses) et des centres de calcul (neurones). Les mémoires de type PCM (mémoires à changement de phase sont des candidats pour l'émulation du comportement synaptique, mais démontrer leur capacité à moduler le niveau de résistance programmé est en défis qu'il faut surmonter. Ce programme de thèse a pour but de démontrer la capacité d'une mémoire PCM à émuler une synapse. Un travaille initiale de caractérisation est demandé pour connaitre le comportement de la cellule PCM. Ce résultat ira alimenter un modèle multiniveaux de la cellule ce qui est la base pour la conception de circuit innovants. Dans une dernière phase on pourra proposer des circuits neuromorphiques à base de cellules PCM comme proof of concept.

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Revisiter les techniques d'analyse de code pour la sécurité : modèle d'attaquant

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Laboratoire pour la Sûreté du Logiciel

M2 IA, cybersécurité

SL-DRT-20-0741

sebastien.bardin@cea.fr

Cybersécurité : hardware et software (.pdf)

Les Méthodes Formelles pour l'analyse automatique de programmes ont largement démontré leur efficacité dans le domaine des systèmes critiques. Un Grand Défi scientifique actuel est d'adapter ces approches au cas de l'analyse de sécurité du code. Dans ce contexte, nous nous intéressons au problème de la modélisation de l'attaquant. En effet, en analyse de code les attaquants sont actuellement implicitement limités à l'envoi de messages ou requêtes potentiellement malformés et malicieux. Cependant, un attaquant peut faire bien pire en pratique, comme déduire ou modifier de l'information durant l'exécution, soit via d'autres attaques logicielles (détournement de flot de contrôle, séquences d'attaques), soit via des attaques matérielles (canaux cachés, injection de fautes), ou encore en exploitant la jonction logiciel - matériel (attaques au niveau micro-architecture, comme RowHammer ou Spectre). Ainsi, un programme considéré comme sécurisé dans le contexte d'attaquant usuel peut en réalité être sensibles à des attaques menées par un attaquant doté de plus de moyens. Ce genre d'attaquant avancé est à l'heure actuelle hors de portée de toutes les analyses automatiques de code. Le but de ce sujet de doctorat est précisément de comprendre comment définir et prendre en compte de manière efficace, dans les outils d'analyse de code, un modèle d'attaquant paramétrable, flexible et suffisamment expressif pour modéliser les attaques logicielles, matérielles et micro-architecturales. Cela demande notamment d'identifier les modèles d'attaquant faisant sens (objectifs, capacités) et de les formaliser de manière à pouvoir en automatiser le traitement dans l'analyse de code. Ces résultats seront intégrés dans la plate-forme BINSEC d'analyse de code binaire pour la sécurité, développée au CEA LIST/LSL et pionnière au niveau internationale. Ce sujet sera l'occasion de mener des travaux très largement différenciant sur l'analyses automatique de code et les méthodes formelles pour la sécurité, des axes où le LSL est pionnier mais où la compétition internationale est très forte. BINSEC sera la première plate-forme d'analyse de code à proposer un tel modèle d'attaquant, et donc un spectre d'application allant des attaques physiques aux attaques logicielles, en passant par des combinaisons originales. Ce sujet permettra aussi de consolider la collaboration fructueuse avec UGA/VERIMAG sur l'analyse de vulnérabilités au niveau binaire.

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Développement d'un imageur mobile multimodal pour la caractérisation radiologique d'environnements complexes

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Formation Master 2 ou Ecole d'Ingénieurs en Instrumentation Nucléaire et Mesure Physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0744

vincent.schoepff@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

La gestion des situations accidentelles de type Tchernobyl ou Fukushima nécessite l'accès à une caractérisation de la situation radiologique de l'environnement. Les outils d'imagerie gamma proposent une solution d'intérêt pour visualiser à distance les points chauds irradiants, en superposant une image gamma à une image visible. Le CEA List est reconnu à l'échelle internationale comme l'un des acteurs majeurs dans le développement de caméras gamma pour les besoins de l'industrie nucléaire et de la Sécurité Intérieure (caméras CARTOGAM, GAMPIX/iPIX et Nanopix). Néanmoins, qu'elles reposent sur l'utilisation d'un masque codé ou de la diffusion Compton, les techniques actuelles d'imagerie requièrent une immobilisation du système durant la phase d'acquisition (de quelques secondes à quelques minutes) afin de permettre une statistique suffisante pour la localisation. De plus, cette localisation est obtenue par projection sur un espace de dimension 2, rendant l'interprétation difficile pour les environnements encombrés. Le présent sujet de thèse vise à apporter des solutions à ces deux problématiques en permettant de réaliser des images avec une caméra en mouvement dans un environnement tridimensionnel. Pour cela, plusieurs voies de recherche sont proposées et pourront être associées au sein d'un imageur mobile multimodal destiné à la caractérisation radiologique des sites dégradés : la transposition de la méthode d'imagerie Compton dans un référentiel mobile, permettant une reconstruction par un système en mouvement ; l'application de méthodes de tomographie à la localisation par masque codé des points chauds radiologiques en profondeur ; et la construction d'images visibles tridimensionnelles à l'aide des techniques de stéréoscopie ou de structuration d'image afin de reconstruire l'environnement.

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Analyse chimique avancée des diodes électroluminescentes organiques

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Analyses de Surfaces et Interfaces

Master 2 Sciences des Matérieux/Chimie ou Physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0748

jean-paul.barnes@cea.fr

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

La plateforme de nanocaractérisation s'est doté récemment de plusieurs techniques de caractérisation avancées : spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS) et spectroscopie de photoélectrons (XPS). C'est deux instruments sont équipés d'un source d'abrasion innovant (agrégats d'argon) ce qui permet l'analyse de manière non invasive des couches organiques fragiles telles que ceux des diodes électroluminescentes organiques (OLED). Pour le développement des OLEDs il est important de pouvoir caractériser la dégradation des couches suite à des vieillissement environnementales ou électriques. L'objectif de ces travaux est de développer les protocoles de caractérisation avancées TOF-SIMS et XPS pour les couches organiques pour quantifier et comprendre la dégradation des couches. Nous allons poursuivre le développement d'une méthode de préparation de coupe en biseaux qui permet une analyse sur la même coupe par plusieurs techniques. Ce sujet sera mené en étroite collaboration avec l'équipe OLED du LETI qui fourniront les échantillons et les équipementiers en nanocaractérisation.

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Etude par spectroscopie de photoélectrons haute-énergie d'interfaces critiques enterrées pour technologies avancées d'imageurs

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Analyses de Surfaces et Interfaces

Master 2 Matière Condensée Matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0750

orenault@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

La mise au point de technologies avancées génériques, comme les imageurs ou les mémoires, requiert une compréhension fine du comportement d'interfaces critiques pour le fonctionnement des dispositifs électroniques en jeu. Dans cette perspective, la mise en ?uvre de méthodes de nano-caractérisation en rupture est d'une importance capitale. Dans ce sujet, nous adressons l'application d'une nouvelle technique de photoémission par rayons X durs (HAXPES : HArd X-ray Photoelectron Spectroscopy) utilisant pour la première fois dans ce champ d'étude une source de laboratoire produisant la radiation Ka du Chrome, dans un spectromètre de dernière génération récemment installé sur la Plate-Forme de Nanocaractérisation de Minatec, CEA-Grenoble. L'HAXPES pallie à une limitation importante de la photoémission conventionnelle en augmentant la profondeur sondée, permettant d'accéder de manière non destructive aux interfaces enterrées critiques, situées typiquement à des profondeurs de 20 à 50 nm sous une électrode. La thèse sera organisée en deux volets : un premier volet sera dédié à la caractérisation des états chimiques des interfaces profondes dans les empilements technologiques d'imageurs et autres technologies génériques développées à ST Microelectronics. Un second aspect traitera des aspects électriques et propriétés électroniques de ces interfaces et plus particulièrement des décalages de bandes de valences.

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Actionneurs piézoélectriques transparents pour l'haptique

Département Composants Silicium (LETI)

Labo Composants Micro-actuateurs

Ingenieur Master 2 physique, sciences des matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0756

gwenael.le-rhun@cea.fr

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

La technologie haptique (science du toucher) est en plein essor et suscite de plus en plus d'intérêt de la part d'industriels dans les domaines de la téléphonie ou de l'automobile. Des actionneurs piézoélectriques sont utilisés pour générer des vibrations au niveau d'une surface tactile afin de produire un retour haptique, permettant ainsi de faciliter (voire augmenter!) les interactions entre l'utilisateur et son environnement. Certaines surfaces tactiles, telles que la dalle de téléphone, l'écran de tableau de bord ou une vitre, requièrent idéalement l'utilisation d'actionneurs transparents. Or, les actionneurs piézoélectriques en couches minces sont quasi systématiquement déposés sur substrat silicium et intègrent des couches non transparentes (électrodes, ...). Des contraintes technologiques fortes, telles que la température de cristallisation du matériau piézoélectrique (env. 700°C pour le PZT), rendent le dépôt en couches minces d'empilements piézoélectriques transparents sur verre particulièrement complexe, voire impossible. Le LETI a récemment développé une technologie innovante permettant de transférer une ou plusieurs couche(s), par exemple le PZT, depuis un substrat de croissance silicium sur un substrat d'accueil tel que le verre (plusieurs brevets). L'objectif de cette thèse sera de concevoir et réaliser des actionneurs piézoélectriques transparents sur substrat verre pour une application haptique. Un état de l'art sur le sujet permettra d'établir les spécifications visées pour le dispositif choisi. En s'appuyant sur les connaissances et expertises disponibles au LETI, le doctorant travaillera sur l'intégration des matériaux (piézoélectrique, électrodes, etc?) permettant notamment d'obtenir un empilement fonctionnel avec la transparence requise, ainsi que sur la conception et la réalisation des actionneurs et leurs caractérisations.

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