Offres de Thèses, Stages et Post-docs

nombre d'offres : 79

Optimisation de l’insertion de contre mesure pour la sécurité des Circuits Intégrés

Mail Sélection

Date de début : 1 octobre 2019

Offre n° SL-DRT-19-0681

Les Chevaux de Troie Matériels (CTM) sont des blocs malicieux insérés dans les Systèmes sur Puce (SoC) à l’insu du concepteur. Un SoC contaminé représente une menace sérieuse puisqu’il peut avoir un comportement non désiré allant de la fuite d’informations confidentielles au déni de service. Des méthodes de conception existent pour contrer ces CTMs, mais elles modifient l’architecture du SoC avec un impact important sur ses caractéristiques et performances.

Le projet ANR MOOSIC (Multi-Objective Optimised Synthesis to Improve Cybersecurity) propose de prendre en compte la lutte contre les CTMs au même titre que les autres caractéristiques lors de la conception, afin d’obtenir un bon compromis entre la sécurité et les performances.

Pour cela, il est envisagé tout d’abord d’établir et d’évaluer des propriétés de sécurité, puis de les intégrer dans l’étape de synthèse au moyen de techniques d’optimisation multi-objectif. Le SoC ainsi conçu permettra de lutter contre la cybercriminalité, sans surcoût important.

Le candidat devra proposer une modélisation mathématique complète du problème qui prend en charge l’ensemble des contraintes et objectifs (sécurité, surface, fréquence, consommation). Il devra ensuite proposer des algorithmes d’optimisation pour résoudre efficacement le problème d’insertion des contres mesures sur les critères conventionnels (temps, surface, consommation). Enfin, une validation de la méthodologie sur des premiers exemples simples est envisagée. Le stage se déroulera au LIP6/Sorbonne Université à Paris et sera co-encadré avec le CEA LIST.

Une poursuite en thèse est envisagée. Elle permettra d’approfondir la résolution du problème et d’effectuer des tests sur des exemples réels issus de partenaire industriel du projet

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Informatique et logiciels, DACLE, Leti
  • Laboratoire : DACLE / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-19-0681
  • Contact : lilia.zaourar@cea.fr

Etudes des éléments d’interfaçage pour l’activation d’hologrammes pixélisés, application à la projection rétinienne

Mail Sélection

Date de début : 1 octobre 2019

Offre n° SL-DRT-19-0876

La thèse s’insère dans le cadre d’un thème de recherche consacré à la projection rétinienne pour les applications de réalité augmentée. Les dispositifs actuels dans ce domaine (lunettes intelligentes) sont limités par les contraintes d’encombrement qu’imposent les systèmes optiques. Leur utilisation quotidienne dans un cadre social reste aujourd’hui difficile à envisager du fait du manque d’esthétique du produit imposé par cet encombrement.

Pour s’affranchir de ces contraintes liées à la gestion des pupilles dans les systèmes optiques centrés, le CEA leti étudie des solutions utilisant des hologrammes pixélisés, distribués à la surface du verre de lunette, activés par des réseaux de guides et d’électrodes. Le sujet de la thèse concerne la brique technologique d’activation de ces hologrammes.

Le travail consistera en l’enregistrement des hologrammes pixélisés sur l’imprimante holographique du laboratoire. Une série de montages optiques devra ensuite être conçue et assemblée pour faire l’adressage dynamique des hologrammes. L’adressage initial se fera en espace libre avec l’usage de DLP (Digital Light Processing) et devra aboutir en fin de thèse à un composant intégré en lien avec nos développements sur la photonique intégrée et sur les composants à cristaux liquides.

L’application de cet adressage concerne la projection rétinienne mais le doctorant aura aussi comme objectif d’élargir le champ d’application de cette technologie vers de nouveaux domaines (imagerie 3D, Lidar, …).

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Optique - Optique laser - Optique appliquée, DOPT, Leti
  • Laboratoire : DOPT / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-19-0876
  • Contact : christophe.martinez@cea.fr

Élaboration et caractérisation de couches ferroélectriques pour la fabrication de transistors FeFET

Mail Sélection

Date de début : 1 février 2019

Offre n° SL-DRT-19-0682

L’évolution permanente des dispositifs électroniques exige que leurs constituants soient sans cesse adaptés. Les mémoires actuelles se basent sur des architectures dites à changement de phase ou PCM (Phase Change Memory), mais elles nécessitent des courants élevés pour fonctionner. L’introduction des matériaux ferroélectriques permettrait de créer des mémoires fonctionnant avec des tensions d’opération moindres et seraient donc plus adaptées aux technologies nécessitant une faible consommation (applications mobiles par exemple). La particularité principale de ces matériaux est leur capacité à conserver une polarisation rémanente à champ nul. Cette polarisation peut être renversée sous l’effet d’un champ électrique externe. Il est donc possible d’associer les deux états de polarisation aux deux états logiques d’un transistor (« passant » et « bloquant »), élément de base des mémoires.

Cette thèse a pour objectif d’étudier ces matériaux ferroélectriques afin de les introduire dans les mémoires des futures générations. Une étude bibliographique permettra l’établissement d’un plan d’expérience pour élaborer des couches par dépôt de couches atomiques (ou ALD pour Atomic Layer Deposition). Ensuite, ces dépôts seront caractérisés en fonction de plusieurs facteurs comme la ferroélectricité, la structure cristalline ou encore la composition. De cette analyse seront déduites les conditions optimales pour satisfaire une polarisation élevée du matériau. L’intégration des couches dans les transistors associés marquera une deuxième étape de la thèse. Celle-ci servira principalement à valider la bonne fonctionnalité de ces transistors dits FeFET, mais aussi à étudier l’interface entre l’oxyde ferroélectrique et le canal du transistor. Cette étude de l’interface, supportée par des simulations thermodynamiques et cinétiques, veillera à ce que les charges ne viennent pas s’accumuler à ce niveau, ce qui impacterait le bon fonctionnement du transistor.

  • Mots clés : Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences, Physique du solide, surfaces et interfaces, DTSI, Leti
  • Laboratoire : DTSI / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-19-0682
  • Contact : nicolas.vaxelaire@cea.fr

Front-end supraconducteur à base de MgB2 fonctionnant entre 10K et 20K

Mail Sélection

Date de début : 1 octobre 2019

Offre n° IMEPLaHC-13032019-CMNE

                                                                                                                                                                                                                      

Proposition de thèse 2019
Front-end supraconducteur à base de MgB2 fonctionnant entre 10K et 20K

Le traitement tout numérique du signal hyperfréquence est une voie prometteuse pour réaliser à terme des équipements sol et des charges utiles flexibles pour les radiocommunications spatiales et la radioastronomie. En radiocommunication, la surveillance du spectre très large bande et les télécommunications spatiales sont des applications possibles, et ceci d’autant plus avantageusement que d’autres parties du satellite nécessitent un cryorefroidissement. Les progrès réguliers des composants de traitement numérique devraient permettre d’envisager à terme de disposer d’une puissance de calcul embarquée conforme aux besoins de ces charges utiles. Des technologies annexes comme les liaisons optiques numériques capables d’assurer les échanges de données entre les équipements de
traitement sont en bonne voie pour être spatialisées.
L’électronique numérique supraconductrice RSFQ (Rapid Single-Flux Quantum) est une solution technologique qui permet d’envisager la numérisation des signaux RF directement sur la fréquence de la porteuse en faisant l’économie des convertisseurs de fréquence analogiques. La sensibilité élevée des circuits RSFQ permet également de supprimer les amplificateurs d’entrée faible bruit (LNA). Par ailleurs cette technologie est également une solution entrevue pour les
super-calculateurs (projet américain C3 : Cryogenic Computer Complexity). Elle permet d’envisager le traitement intensif de données à puissance consommée négligeable directement à température cryogénique, par exemple comme back-end de récepteurs supraconducteurs comme pour l’interférométrie en radioastronomie, ou de télécommunications.
Dans ce contexte l’IMEP-LAHC développe des circuits de front-end RF RSFQ en partenariat avec le CNES et Thales-Alenia-Space, et des magnétomètres à SQUIDs numériques (porteuse du signal entre 0,01 et 100 Hz). Les deux dispositifs sont des convertisseurs analogiques-numériques (CAN) utilisés dans des modes de fonctionnement différents mais basés sur la même technologie de jonctions Josephson shuntées à base de niobium et refroidies à 4,2K. Le travail
en cours consiste en particulier à miniaturiser la tête de réception pour évaluer le niveau d’intégration possible et les fonctionnalités ultimes de circuits plus compliqués et en terme de fréquence d’échantillonnage, à modifier la manière de polariser les circuits pour supprimer la puissance statique dissipée (technologies eRSFQ et eSFQ : energy-efficient SFQ) et à augmenter la dynamique des magnétomètres actuels. Ce travail se fait en collaboration avec des centres de technologie permettant de fabriquer les circuits : la fonderie FLUXONICS située à Iéna en Allemagne (front-end RFRSFQ), le centre de métrologie nationale italienne (INRIM) à Turin (technologie Focused Ion beam (FIB) eSFQ pour un CAN à fréquence d’échantillonnage plus élevée), fonderie japonaise CRAVITY de l’AIST pour les magnétomètres numériques.
L’une des limitations des développements actuels pour certaines applications, notamment concernant la portabilité, la compacité des systèmes et la puissance totale requise pour les applications spatiales, est liée à la température de 4,2K qui est environ la moitié de la température critique du niobium qui est le supraconducteur basse Tc le plus couramment utilisé. A cette température il faut entre 1000 et 10000 watts pour obtenir 1 watt à 4,2K. Un passage à 10K ou 20K de température de fonctionnement permettrait d’améliorer le bilan thermique par un facteur important (études antérieures avec le matériau NbN (Tc ≈ 16K) ayant montré qu’à 9 K, le cryo-refroidissement nécessitait 2 étages au lieu de 3 pour 4K). Pour l’instant, les Etats-Unis et le Japon réinvestissent dans le matériau NbN qui présente en outre l’avantage de pouvoir compacifier les circuits car l’inductance cinétique de films minces est plus élevée. En France et même en
Europe l’environnement technologique actuel ne permet pas d’envisager à court terme de tels développements.
Par contre il est un matériau qui présente des propriétés particulièrement intéressantes pour nos applications numériques et qui n’a pas encore été beaucoup investigué : ce matériau est MgB2. A la différence des supraconducteurs à haute Tc la physique de ce matériau est bien comprise et sa fabrication est relativement aisée. Sa température critique de 39K permet d’envisager un fonctionnement à 20K avec des bons paramètres. Par ailleurs, peu de temps après sa découverte
en 2001 [1], des jonctions Josephson et des SQUIDs ont été fabriqués la même année avec des propriétés attractives [2].
L’INRIM a également obtenu de très bonnes performances dès 2005 [3]. Les Etats-Unis ont fourni les premiers résultats avec l’objectif de réaliser des circuits RSFQ avec des jonctions MgB2 submicroniques en 2015 [4], mais aussi plus récemment des détecteurs [5-8] basés sur l’amélioration des propriétés des films de MgB2 développés en particulier au Jet Propulsion Laboratory (NASA) en Californie [9]. Pour les applications numériques il n’est pas souhaitable de
travailler à trop haute température pour éviter des taux d’erreurs numériques trop élevés causés par le bruit thermique. MgB2 apparaît donc comme un matériau prometteur, également en terme de vitesse ultime de fonctionnement (RnIc =1,3 mV correspondant à une fréquence d’horloge RSFQ de l’ordre de 200 GHz).
Dans le cadre de cette proposition de thèse l’objectif est donc de transposer le savoir-faire de l’IMEP-LAHC dans latechnologie RSFQ et eSFQ pour fabriquer de petits circuits permettant d’évaluer les performances de MgB2. On s’attachera surtout, mais pas uniquement, à étudier l’influence de la température sur les paramètres et les performances en mode numérique. Une partie du travail consistera à fabriquer les circuits à l’INRIM à Turin avec qui l’IMEP-LAHC a
l’habitude de travailler. L’INRIM est le centre européen ayant prouvé la fabrication de jonctions Josephson et de SQUIDs à base de MgB2 [3]. Le doctorant devra donc passer une partie non négligeable de son temps à Turin (environ 50%). Il sera encadré partiellement par une collègue de l’INRIM. Le reste du travail de thèse consistera à concevoir les circuits et les mesurer à l’IMEP-LAHC.
Enfin, il est important de noter que ce matériau MgB2 est en développement au JPL (NASA) pour le développement de détecteurs, notamment pour des applications en astronomie. Il est important d’évaluer dans quelle mesure on peut envisager à terme d’intégrer des capteurs THz MgB2 et leur traitement numérique pour de futurs imageurs THz tout supra. Cette thèse est aussi un premier pas dans cette direction.

[1] J. Nagamatsu, N. Nakagawa, T. Muranaka, Y. Zenitani, and J. Akim- itsu, “Superconductivity at 39 K in MgB2,” Nature, vol.410, pp. 63–64, 2001.
[2] A. Brinkman, D. Veldhuis, D. Mijatovic, G. Rijnders, D. H. A. Blank, H. Hilgenkamp, and H. Rogalla, “Superconducting quantum interfer- ence device based on MgB2 nanobridges,” Appl. Phys. Lett., vol. 79, pp. 2420–2422, 2001.
[3] C.Portesi, D.Mijatovic, D.Veldhuis, A.Brinkman, E.Monticone, and R. S. Gonnelli, “ MgB2 magnetometer with a directly couplet pick-up loop,” Supercond. Sci. Technol., vol. 19, pp. 303–306, 2005.
[4] T. Melbourne, D. Cunnane, E. Galan, X. X. Xi, and Ke Chen, « Study of MgB2 Josephson Junction Arrays and Sub-μm Junctions, » IEEE Trans. Appl. Supecond., Vol.. 25, No. 3, 1100604, June 2015.
[5] A.E. Velasco, D.P. Cunnane, S. Frasca, T. Melbourne, N. Acharya, R. Briggs, … & V.B. Verma, » High-operating-temperature superconducting nanowire single photon detectors based on magnesium diboride, » In CLEO: QELS_Fundamental Science (pp. FF1E-7). Optical Society of America, May 2017.
[6] M.A. Wolak, N. Acharya, T. Tan, D. Cunnane, B.S. Karasik, & X. Xi, « Fabrication and characterization of ultrathin MgB2 films for hot-electron bolometer applications, » IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 25, No. 3, 2015
[7] D. Cunnane, et al. « Low-noise THz MgB2 Josephson mixer, » Applied Physics Letters 109.11 (2016): 112602.
[8] D. Cunnane, et al. « Optimization of parameters of MgB2 hot-electron bolometers, » IEEE Transactions on Applied Superconductivity 27.4 (2017): 1-5.
[9] Withanage, Wenura K., et al. « Growth of magnesium diboride thin films on boron buffered Si and silicon-on-insulator substrates by hybrid physical chemical vapor deposition. » Superconductor Science and Technology 31.7 (2018): 075009.

Informations pratiques sur la thèse :

Public visé:
   – Etudiants d’écoles d’ingénieurs et de master 2 de physique ou d’électronique.
– Bonne connaissance des techniques numériques et analogiques.
– Bonne maîtrise des pratiques expérimentales.
– Connaissances souhaitables des techniques de fabrication de composants en salle blanche
– Des connaissances des supraconducteurs et des techniques cryogéniques sont un plus.
– Mention assez bien (moyenne supérieure à 12/20) requise en master 1 et en master 2.

Responsable CNES de la thèse :
Thierry Robert – DCT/RF/STR – courriel : Thierry.Robert@cnes.fr

Encadrement de thèse :
– Pascal Febvre, IMEP-LAHC, tél. 04-79-75-88-64, courriel : Pascal.Febvre@univ-smb.fr
–  Luc Lapierre, CNES, courriel : Luc.Lapierre@cnes.fr

Lieu de la thèse :
IMEP-LAHC – CNRS UMR5130
Université Savoie Mont Blanc
Campus scientifique
73376 Le Bourget du Lac Cedex

Période de la thèse :
Démarrage au 1er octobre 2019

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLaHC-13032019-CMNE
  • Contact : Pascal.Febvre@univ-smb.fr

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

Mail Sélection

Date de début : 1 septembre 2019

Offre n° SL-DRT-19-0683

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 cœur 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.

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electromagnétisme - Electrotechnique, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, DACLE, Leti
  • Laboratoire : DACLE / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-19-0683
  • Contact : nicolas.gregis@cea.fr
En naviguant sur notre site, vous acceptez que des cookies soient utilisés pour vous proposer des contenus et services adaptés à vos centres d’intérêts. En savoir plus
X