|
|
|||||||
|
J'effectue mes recherches au Laboratoire
d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS-CNRS) au sein de l'équipe Energie et Systèmes Embarqués
(ISGE). Je travaille sur la caractérisation et modélisation de la compatibilité électromagnétique (CEM) des
circuits intégrés. Voici mes principaux thèmes de recherche.
Robustesse électromagnétique
La durée de vie des composants est devenue un problème majeur pour les technologies nanométriques ces dernières années. En effet, les prévisions les plus pessimistes annoncent des durées de vie très inférieures à 10 ans sur les futurs noeuds technologiques. Les mécanismes de dégradation apparaissent de plus en plus tôt, entraînant une dérive des paramètres physiques dont certains sont directement liés au comportement électromagnétique du circuit intégré. Une demande nouvelle est apparue fin 2005 de la part des constructeurs automobile visant à assurer la « robustesse électromagnétique » (Electromagnetic Robustness EMR) des systèmes embarqués. Le concept est une extension de la compatibilité électromagnétique pour la durée de vie complète du produit. Ce domaine est encore peu exploré, les communautés « fiabilité » et « CEM composants » étant assez cloisonnées. Cependant, il est fondamental pour assurer la sécurité fonctionnelle à long terme de systèmes électroniques critiques. En effet, si un circuit respecte les limites CEM au début de sa vie, si les caractéristiques internes du circuit évoluent au cours du temps, le respect des limites CEM n'est peut être plus garanti quelques années plus tard.
Dans le cadre d’un projet financé par le Centre National d’Etudes Spatiales, nous avons démarré avec Sonia Ben Dhia une nouvelle activité de recherche sur la fiabilité électromagnétique des circuits intégrés. Des mesures CEM effectuées sur des composants dédiés à des applications automobiles (microcontrôleur, commutateur de puissance) ont révélé des dérives des spectres d’émission et des seuils de susceptibilité de ces composants après des tests de vieillissement standards, comme les tests High Temperature Operating Life et Low Temperature Operating Life. L’ensemble des résultats obtenus ont déjà fait l’objet d’articles de conférences et de revue.
En 2009, nous avons démarré le projet EMRIC (Long term ElectroMagnetic Robustness of nanoscale Integrated Circuits) financé par l'ANR dans le cadre du programme Jeunes chercheurs. Ce projet, de 4 ans, est dédié à l'étude des variations des niveaux CEM des circuits au cours du temps. Les thèmes de recherche associés sont :
- Montrer l'existence de variations non négligeables des niveaux CEM de circuits (émission, susceptibilité) produites par le vieillissement naturel, principalement pour les technologies CMOS nanométriques
- Déterminer les liens entre mécanismes de dégradation des circuits et dérives de l'émission électromagnétique et de la susceptibilité aux interférences radiofréquences
- Mettre en place des méthodes de qualification des dérives CEM provoquées par le vieillissement naturel des circuits
- Prédire les dérives CEM des circuits induites par le vieillissement
- Déterminer la robustesse de techniques usuelles de protection CEM
.
Projet EMRIC (Long term ElectroMagnetic Robustness of nanoscale Integrated Circuits)
Contact du projet EMRIC : Sonia Bendhia
.
Plateforme de simulation CEM - IC-EMC
La prédiction des performances CEM d’un circuit (émission parasite, immunité aux perturbations électromagnétiques) avant conception est devenue nécessaire ces dernières années afin d’éviter des phases coûteuses de re-design. Dans ce contexte, l'équipe CEM des composants est impliquée dans l’élaboration et la validation de méthodes standards et d’outils de modélisation de la CEM des circuits intégrés.
L’ensemble des méthodologies de simulation développées dans notre laboratoire ont été intégré au logiciel IC-EMC, développé depuis 2004 en collaboration avec Etienne Sicard. Cet outil non commercial constitue non seulement une plateforme de démonstration des méthodologies de simulation développées par notre laboratoire mais aussi un outil pédagogique pour la CEM composant. Cet outil est unique car il est le seul à être entièrement dédié à la CEM des circuits intégrés.
- Simulation de l'émission conduite et rayonnée
- Simulation de l'émission en champ proche des circuits
- Simulation de la susceptibilité conduite et rayonnée
- Simulation N port, paramètres Z et S
- IBIS viewer, reconstitution de modèles de boîtier
- Extraction de modèles électriques de boîtier de circuits (méthode PEEC)
- Extraction de modèles de lignes PCB
- Time domain reflectometry ...
- De nombreux exercises
Développement en cours :
- Simulation paramétrique
- Analyse des distributions statistiques de mesures CEM (bilan d'erreur de mesure, erreur de répétabilité, dispersion entre composants, évaluation des risques de non respect des limites CEM)
- Modèle de cavité dans les PCB
- Modèles boîtes noires
Page IC-EMC (logiciel, documentations et cas d'études téléchargeables en ligne)
Présentation du logiciel IC-EMC (conférence AP-EMC)
Formation à la CEM composant (cours + exercices IC-EMC)
Système de caractérisation CEM
Depuis quelques années, le laboratoire est impliqué dans le développement de nouvelles méthodes de mesure de la CEM au niveau composant (oscilloscope sur puce, brevet de la cube probe, skate probe, scan champ proche en immunité). Parmi ces nouvelles méthodes, celles basées sur la mesure du rayonnement en champ proche est particulièrement intéressante pour le diagnostic CEM des circuits intégrés.
Nous avons démarré des travaux sur le développement d’une méthode innovante de mesure rapide de scan en champ proche. Celle-ci est basée sur l’utilisation de matrices de sondes champ proche miniatures, intégrées à l’intérieur d’un substrat haute densité, multicouches et abritant un circuit de multiplexage et de traitement de signal. En collaboration avec la société Freescale et le département d’électronique de l’université de Carleton à Ottawa, plusieurs prototypes de matrices de sondes champ proche ont été développés, en technologie HDI et LTCC. En 2008, le premier module complet a été réalisé en collaboration avec l’université de Carleton. Il est actuellement en cours de caractérisation.
.
Encadrements de thèse
.Co-encadrement de la thèse de Binhong Li (2008 - 2011) : "Impact du vieillissement destructures innovantes de protection CEM pour des technologies CMOS avancées"
.Co-encadrement de la thèse CIFRE de Clément Crémoux (2011 - 2014) : "Caractérisation, modélisation et fiabilisation du lien multi-fréquentiels appliqué à un système de contrôle d’accès « mains libres »"
.Co-encadrement de la thèse de He Huang (2012 - 2015) : "Développement de modèles prédictifs et d’outils pour la robustesse électromagnétique des circuits "
.Co-encadrement de la thèse de Veljko Tomasevic - Projet AUTOMICS (2012 - 2015) : "Étude des couplages substrats dans des circuits mixtes «Smart Power» pour applications automobiles "
.
