Thèses

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Proposition de sujets de thèse pour la rentrée 2013

Contrats doctoraux de l'université

Thème 1

• C. LALLEMENT / M. MADEC - Application des technologies de la conception µ-électronique à la biologie synthétique -> Lien vers le descriptif

ou

• C. LALLEMENT - Modélisation compacte orientée conception des transistors multigrilles -> Lien vers le descriptif

Thème 2

• V. FRICK - Etude de magnétomètres haute performance intégrés en technologie silicium -> Lien vers le descriptif

Thèses en cours

• Depuis octobre 2010 : Yves GENDRAULT sous la direction de C. Lallement

Structuration du flot de conception en Biologie Synthétique.

L'objectif principal de cette thèse est la mise en place de passerelles, d'un point de vue des outils de conception, entre la biologie synthétique et la microélectronique. Le principal aspect abordé dans le cadre de cette thèse est la modélisation. Divers travaux sont menés afin de mettre en avant la possibilité et la pertinence de l'utilisation des langages de description de la microélectronique (VHDL-AMS, SystemC-AMS) pour la description de processus biologiques. En parallèle de cela, les techniques utilisés classiquement pour la modélisation compacte des dispositifs microélectronique sont également exploité dans le but d'améliorer les modèles biologiques eux-même.

• Depuis octobre 2010 : Jérôme HEITZ sous la direction de C. Lallement et L. Hébrard

Étude, modélisation et conception d'un multicapteur chimique à base de CNTFET.

Le principal objectif de cette thèse est la réalisation d’une électronique adéquate pour acheminer les signaux, issus du multi-capteur à base de CNTFET, vers les architectures de traitement de données dans le but d’élaborer un micro-système complet de détection sélective de gaz/vapeurs. Grâce au prototypage virtuel, la conception de cet étage de conditionnement est possible sans attendre la fin des réalisations et caractérisations de matrices de capteurs à CNTFETs, optimisées et reproductibles pour l’ensemble des gaz/vapeurs étudiés dans ce projet, par les autres partenaires du projet. Cela nécessite en premier lieu d’élaborer des modèles compacts, écrits dans des langages de hauts niveaux (HDL), qui permettront aux concepteurs d’élaborer les solutions de conditionnement analogique et de numérisation les plus adaptées en vue du traitement numérique en aval.

Cette thèse s’inscrit dans le projet ANR CAPTEX.

• Depuis octobre 2012 : Vincent WLOTZKO sous la direction de W. Uhring

Conception et réalisation d’une caméra à balayage de fente à résolution temporelle picoseconde et à haut taux de répétition..

L’imagerie ultrarapide extrême est fondée sur des techniques de tubes à vide comme les tubes imageurs à balayage, ou encore les intensificateurs d’image. Cette technologie a atteint un degré de maturité tel qu’elle permet de capturer la lumière à un taux d’échantillonnage ultrarapide, typiquement de l’ordre de la picoseconde sur près d’un millier de voies ou bien quelques centaines de picosecondes sur plus de 100 000 pixels, portant le débit total aux alentours de 1 Péta-échantillons/s. Les caméras à balayage de fente utilisant cette technologie sont les instruments de détection directe de la lumière les plus rapides au monde. Les caméras actuelles offrent en effet une résolution de l’ordre de 2 picosecondes environ avec un rapport signal à bruit supérieur à 100.

Des avancées récentes dans les tubes à balayage permettent toutefois d’envisager de porter cette résolution temporelle à environ 1 ps. Le gain en résolution conduira à une meilleure caractérisation des phénomènes observés. Parallèlement à l’évolution des tubes, les sources lumineuses impulsionnelles ont également beaucoup progressé ces dernières années avec notamment un accroissement des taux de répétitions. Or les caméras à balayage de fente n’ont pas évolué à la même cadence, ce qui a conduit à une impossibilité de tirer parti des performances des sources récentes lorsqu’elles sont couplées à une caméra à balayage de fente. L’incompatibilité réside dans la difficulté à générer les signaux rapides et à haute tension pilotant le tube à balayage. Les générateurs inclus dans les caméras utilisent une électronique spécifique généralement basée sur des technologies de transistors à effet de champ à haute tension ce qui limite à la fois le taux de répétition et la vitesse de commutation. Or les nouvelles technologies de commutation en électronique solide (notamment les carbures de silicium) Si-C offrant des propriétés électriques et thermiques très propices à la commutation rapide de signaux à haute tension. Par ailleurs, de nouvelles techniques peuvent être mises en application sur les caméras comme les lignes à transmission non linéaire afin d’obtenir des signaux plus rapides tout en maintenant un haut taux de répétition. Le travail de thèse consiste à explorer ces différentes techniques et technologies afin de réaliser une caméra à balayage de fente offrant une résolution temporelle de 1 ps à un taux de répétition de 20 MHz. Afin d’être la plus versatile possible, la caméra intégrera également une fonction d’obturation. Les performances visées pour cette caméra sont à l’état de l’art et positionneront la société Optronis GmbH en tant que leader mondial dans le domaine des caméras à balayage de fente.

Cette thèse est réalisée en partenariat avec la société Optronis GmbH.

• Depuis octobre 2012 : Imane MALLASS sous la co-direction de W. Uhring et de J.-P. Lenormand

Conception d’un imageur CMOS ultra rapide pour des applications à très faibles flux lumineux..

Le travail de thèse consiste à développer un imageur intégrant une photodiode PIN ou Pinned afin de mesurer de faibles flux lumineux. Une 1ère approche consiste en l’utilisation d’une technologie AsGa pour la photodiode PIN et une technologie BiCMOS standard pour les parties électroniques de conditionnement, de balayage, d’échantillonnage, de mémorisation et de lecture. L’autre approche utilise une technologie CMOS dédiée optique pour l’intégration des capteurs tels que la photodiode Pinned. D’autres points d’amélioration porteront sur l’augmentation des dimensions spatio-temporelles, de la précision temporelle et de la bande passante du système.

• Depuis octobre 2012 : Maroua GARCI sous la direction de L. Hébrard

Simulateur de circuits intégrés mixtes pour la conception pour la fiabilité..

Les travaux portant sur la fiabilité des circuits intégrés à l'InESS ont débuté en 2006 dans le cadre de la thèse de Benoît Dubois. Des modèles compacts simples de transistors MOSFET intégrant les phénomènes de dégradation par porteurs chauds ont été développés. Ils ont permis d'évaluer par simulation la manière dont les performances d'un circuit évoluent au fur et à mesure que ses composants se dégradent. Cependant, pour estimer au mieux la dégradation d'un composant, il faut connaître sa température de fonctionnement réelle. Le développement d'un simulateur électro-thermique direct intégré dans un environnement de CAO microélectronique standard a ainsi débuté à l'InESS en 2009 avec la thèse de Jean-Christophe Krencker. Cet outil est actuellement opérationnel et permet la simulation électro-thermique de systèmes sur puces complets.

L'objectif principal de ce sujet de thèse est de développer un simulateur permettant d'estimer l'évolution des performances sur le long terme de systèmes intégrés mixtes complexes en se basant sur les résultats issus des deux thèses précitées. Pour cela, il faudra développer des modèles compacts performants de MOSFET conventionnels et de MOSFET haute-tension intégrant les phénomènes de vieillissement et adaptés au simulateur électro-thermique. Par la suite, des méthodologies permettant la modélisation à haut-niveau de blocs fonctionnels seront développées pour permettre la simulation de la fiabilité de systèmes intégrés de grande taille.

• Depuis octobre 2012 : Rémi BONNARD sous la co-direction de W. Uhring et de J. Segura (CEA-Leti)

Vers le Térapixel par seconde, les nouvelles frontières de l’imagerie rapide pour les applications de demain..

L’imagerie constitue un domaine technologique en plein essor, les capteurs d’image et les écrans envahissent notre société pour apporter de l’information et répondre à toujours plus de besoins nouveaux. L’imagerie médicale, la vision augmentée pour l’automobile, les caméras de surveillance, les objets communicants (tablette, portable, PC …etc) sont de gros consommateurs d’image avec des bandes spectrales de plus en plus élargies (X, visible, infrarouge, Terahertz …).

Une des caractéristiques importantes réside sur la vitesse de cadencement des images en relation avec le format d’acquisition. On parle de caméra rapide lorsqu’il s’agit de capturer des mouvements très rapides (quelques milliers d’image par seconde). L’application visée dans cette thèse est d’adresser des millions d’images par seconde sur des formats de millions de pixels, il s’agira donc de pouvoir débiter plus d’un Terapixel par seconde alors que l’état de l’art aujourd’hui est limité à quelques Gigapixels par seconde. Cette thèse permettra donc de franchir cette frontière en mettant en œuvre à la fois : le formalisme mathématique pour modéliser et optimiser le traitement du signal, loa recherche de nouvelles architectures électroniques intégrées et l’utilisation des derniers développements de recherche technologiques en électronique intégré (l’empilement de circuit en 3D, les mémoires …)

Thèses soutenues (depuis 2000)

• 23 novembre 2012 : Jean-Christophe KRENCKER sous la direction de L. Hébrard et Y. Hervé

Développement d’outils et de modèles CAO de haut niveau pour la simulation électrothermique de circuits mixtes en technologie 3D. Lien.

• 13 juillet 2012 : Nicolas CHEVILLON sous la direction de C. Lallement

Étude et modélisation compacte du transistor FinFET ultime. Lien.

• 27 janvier 2011 : Qing SUN sous la direction de Y. Hervé

Étude et conception d’un processeur neuronal analogique très faible consommation. Application au pilotage d’un pacemaker de nouvelle génération. Lien.

• 18 novembre 2010 : François SCHWARTZ sous la direction de Y. Hervé

Méthodologie de conception de systèmes analogiques. Utilisation de l’inversion ensembliste. Lien.

• 20 septembre 2010 : Ugur KURBAN sous la direction de L. Hébrard

Microcapteur magnétique 3D haute résolution compatible avec les technologies de l’intégration. Application au suivi magnétique de traces lors d’interventions endovasculaires.

• 12 mai 2010 : Cyrius OUFFOUÉ sous la direction de L. Hébrard

Système intégré dédié à des applications de mesure de courant sans contact à gamme dynamique variable en milieu industriel.

• 3 décembre 2009 : Mingchun TANG sous la direction de C. Lallement

Études et modélisation compacte du transistor FinFET". Lien.

• 3 juillet 2009 : Benoît DUBOIS sous la direction de F. Braun

Méthodologie de conception de magnétomètre dans une approche mécatronique. Lien.

• 18 novembre 2008 : Joris PASCAL sous la direction de L. Hébrard

Système intégré pour la mesure tridimensionnelle de champ magnétique dans un environnement d’imagerie médicale IRM. Application à la correction de signaux ECG perturbés. Lien.

• 27 octobre 2008 : Vincent LORENTZ sous la direction de F. Braun et H. Ryssel

Conversion bidirectionnelle de tension DC pour applications de faible puissance. Lien.

• 22 janvier 2008 : Lingchuan ZHOU sous la direction de F. Braun

Conception d’un capteur ECG intégré non-magnétique, compatible avec l’environnement IRM. Application à la synchronisation optimisée de l’imagerie cardiaque.

• 27 novembre 2007 : Lingfei ZHOU sous la direction de Y. Hervé

Modélisation VHDL-AMS multi-domaine de structures intelligentes, autonomes et distribuées à base de MEMS. Lien.

• 16 novembre 2007 : Birahim DIAGNE sous la direction de C. Lallement

Étude et modélisation compacte d’un transistor MOS SOI double-grille dédié à la conception. Lien.

• 10 novembre 2006 : Morgan MADEC sous la direction de Y. Hervé

Conception, simulation et réalisation d’un processeur opto-électronique pour la reconstruction d’images médicales. Lien.

• 8 décembre 2005 : Djaffar OULD ABDESLAM sous la direction de J. Mercklé et F. Braun

Techniques neuromimétiques pour la commande dans les systèmes électriques : Application au filtrage actif parallèle dans les réseaux électriques basse tension. Lien.

• 3 décembre 2004 : Sébastien SNAIDERO sous la direction de Y. Hervé

Modélisation multidisciplinaire VHDL-AMS de systèmes complexes : Vers le prototypage virtuel. Lien.

• 23 juin 2004 : Jean-Baptiste KAMMERER sous la direction de F. Braun

Capteurs intégrés pour la mesure à haute résolution de champs magnétiques.

• 12 décembre 2003 : Fabien PRÉGALDINY sous la direction de D. Mathiot et C. Lallement

Étude et modélisation du comportement électrique des transistors MOS fortement submicroniques. Lien.

• 1er juillet 2003 : Murielle TORREGROSSA sous la direction de P. Poulet et A. Deruyver

Reconstruction d’images obtenues par tomographie optique dans le proche infrarouge.

• 7 mars 2003 : Bruno CASADEI sous la direction de B. Cunin

Conception et réalisation d’un capteur en technologie CMOS pour l’observation d’impulsions lumineuses brèves voisines de 1 ns.

• 17 décembre 2002 : Hayet SOUFFI-KEBBATI sous la direction de F. Braun

Conception d’opérateurs numériques réutilisables : Application à une méthodologie d’implantation rapide et optimale d’algorithmes de commande de systèmes électriques.

• 16 décembre 2002 : Youssef KEBBATI sous la direction de F. Braun

Développement d’une méthodologie de conception matériel à base de modules génériques VHDL/VHDL-AMS en vue d’une intégration de systèmes de commande électriques.

• 9 décembre 2002 : Wilfried UHRING sous la direction de B. Cunin

Réalisation et caractérisation d’une caméra à balayage de fente synchroscan à résolution temporelle proche de la picoseconde.

• 12 septembre 2002 : Mohamad Alaa Eddin ALALI sous la direction de S. Saadate et F. Braun

Contribution à l’étude des compensateurs actifs des réseaux électriques basse tension.

• 27 mai 2002 : Vincent FRICK sous la direction de F. Braun

Étude et réalisation d’un capteur intégré pour la mesure de courant avec isolation galvanique en milieu industriel.

• 24 avril 2002 : Chantal-Virginie ZINT sous la direction de B. Cunin

Tomographie optique proche infrarouge, résolue en temps, des milieux diffusants.

• 21 septembre 2001 : Yann REIBEL sous la direction de B. Cunin

Développement et caractérisation d’une caméra vidéo numérique rapide (500 I/s) à haute résolution (10 bits). Application à la reconstruction 3D de surfaces microscopiques.

• 20 novembre 2000 : Florent VAUTRIN sous la direction de F. Braun

Contribution à l’optimisation des mémoires analogiques rapides et bas bruit dans les technologies submicroniques.