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Sciences pour l'ingénieur >> Matériaux et applications
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Electronique sans contact dans un environnement haute-température soumis aux radiations

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Gestion d'Energie Capteurs et Actionneurs

Master 2 microélectronique, mécatronique, physique du solide

SL-DRT-20-0249

gael.pillonnet@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

L'objectif est de proposer de nouveaux types de schémas électroniques à partir d'un dispositif robuste à la température : la capacité variable électromécanique à actionnement électrostatique fabriquée à partir de technologies MEMS éprouvées. Ce type de dispositif est l'élément de base d'une nouvelle famille d'électronique récemment introduites par le CEA-Léti dite « électronique sans contact ». Ce programme de recherche s'inscrit dans une approche en rupture par rapport aux circuits électroniques à base transistors en réduisant drastiquement la dépendance à la température, permettant d'envisager des tenues en température de plusieurs centaines de dégrée centigrades. A partir des premiers résultats de simulations et de caractérisations expérimentales de l'équipe, le doctorant proposera, modélisera, simulera, fabriquera et caractérisera de nouvelles combinaisons de structures pour valider la tenue à la température et aux radiations. Le programme de recherche implique des partenaires à l'expertises diverses, tels que des experts en salle blanche, de l'électronique durcie, des circuits intégrée, des systèmes électromécanique et des circuits intégrés.

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IA embarquée pour l'interprétation sémantique d'un modèle d'environnement probabiliste

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Infrastructure et Ateliers Logiciels pour Puces

Master de recherche ou diplome d'ingénieur

01-10-2020

SL-DRT-20-0291

tiana.rakotovao@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Dans le cadre général du véhicule autonome, la problématique de perception et modélisation de l'environnement est primordiale. Comment représenter l'environnement immédiat du véhicule ? Comment détecter et identifier les différents obstacles ? Les zones libres, praticables et sécurisées pour le véhicule ? Comment prédire l'état de l'environnement à un instant futur ? Quelle combinaison de capteurs est optimale pour parvenir à une modélisation et description exhaustive de l'environnement ? Aujourd'hui ces questions ont toutes des ébauches de réponses, mais restent ouvertes. La contrainte de l'embarquabilité des solutions proposées est par ailleurs très forte, et est aujourd'hui au c?ur des préoccupations du CEA. Quels traitements des données capteurs sont envisageables en embarqués ? Le formalisme de Grille d'Occupation présente plusieurs avantages pour représenter et modéliser l'environnement d'un véhicule. Plusieurs capteurs de modalité différentes viennent alimenter la grille, chaque modalité apportant une information spécifique. L'infra-rouge est ainsi particulièrement efficace de nuit, le lidar particulièrement performant pour voir à 360° mais est limité en conditions d'intempéries auquel cas un radar sera plus adapté. A contrario l'ultrason est souvent utilisé pour analyser les très faibles distances. Des méthodes basées sur la fusion bayésienne ont été développées au sein du CEA pour produire SigmaFusion, un outil permettant de fusionner les informations issues de différents capteurs et de produire une grille d'occupation évoluant au cours du temps. L'un des points forts de SigmaFusion réside en l'optimisation calculatoire, rendant ainsi la technologie particulièrement efficace et compétitive sous de fortes contraintes d'intégration embarquée (intégration bas-coût et basse consommation sur des microcontrôleurs qualifiés pour les tâches critiques pour l'automobile). Une question actuellement en cours de développement consiste à utiliser des méthodes embarquées d'intelligence artificielle afin d'analyser la sémantique des grilles d'occupation. Quelles sémantiques pourront être estimées en appliquant des méthodes IA sur des successions de grilles d'occupation ? Peut-on détecter automatiquement, en temps réel, et à faible coût énergétique et calculatoire les objets évoluant dans la scène (piétons, cycliste, voitures, etc.) ? Cette question et le développement des solutions adaptées sont le sujet de cette thèse.

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Modèle des pertes énergétiques dû à l'encrassement des modules PV bifaciaux et à la diminution de l'albédo induite.

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Systèmes PV

Matériaux et innovations technologiques- Science génie des matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0303

eric.pilat@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

La génération d'énergie à partir des technologies solaires devient de plus en plus importante et en conséquence la prise en compte sérieuse d'un problème, l'encrassement. Aujourd'hui, l'unité de mesure n'est plus le Giga Wh mais le Tera Wh et, par conséquent, le plus petit pourcentage de pertes peut générer un déficit économique considérable. Afin de réduire le coût de l'énergie produite (LCOE), les acteurs cherchent à implanter leurs installations dans les régions les plus ensoleillées, arides et malheureusement souvent très poussiéreuses. Enfin une nouvelle technologie prometteuse de cellules PV, capables de capter les photons sur les deux faces a émergé récemment et nécessite de revoir fondamentalement l'approche salissure en prenant en particulier en compte les variations d'albédo du sol. Le contexte de l'étude est favorable, car motivée par un nombre croissant de brevets et d'articles, une forte pression sur les coût du nettoyage et de la consommation d'eau et de nouvelles applications comme l'agri-PV particulièrement sensibles. Le doctorant a pour objectif principal, le développements d'algorithmes de calcul de l'impact salissure à partir des caractéristiques des champs PV, des données mesurées sur les systèmes et en prenant en compte les paramètres environnementaux influents. il identifie les meilleures méthodes et instruments de mesure pour quantifier le taux de salissure. La difficulté scientifique réside dans la diversité des matériaux concernés et le challenge consiste à appréhender et reproduire de multiples phénomènes physico-chimiques en cause dans le processus d'accumulation de la salissure.

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Développement d'un dépôt électrochimique de polymères

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master 2 chimie, électrochimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0308

paul.haumesser@cea.fr

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

Le dépôt électrophorétique de polymères est une technique utilisée pour le dépôt de nombreux polymères tels que le polyetherimide (PEI). Ce dépôt requiert habituellement des tensions de plusieurs à plusieurs dizaines de volts. Il est reconnu que des processus électrochimiques interviennent dans les mécanismes de dépôt. Des résultats récents semblent indiquer que ces mécanismes électrochimiques peuvent être efficaces dès l'application de potentiels moins élevés (<3V), ce qui ouvre la possibilité d'un dépôt dans des conditions plus douces et avec un contrôle accru. Cette thèse vise donc à étudier les mécanismes en jeu lors du dépôt de PEI dans ces conditions, ce qui pourrait permettre le développement d'un procédé de dépôt original de ce polymère applicable à la fabrication de capacités à fort champ de claquage. De plus, cette approche pourrait être étendue à d'autres polymères isolants pour des applications potentielles en santé (packaging de pistes conductrices pour les systèmes implantés ou portés, avec topologie), ou à des polymères hydrophiles et/ou poreux : encapsulation d'édifices biologiques (cellules, enzymes, bactéries) ou filtrage de cellule dans les systèmes de micro-organes sur puces.

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Caractérisation de batteries tout-solide utilisant les installations neutrons et synchrotron

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Matériaux

Physicien de la matière molle

01-10-2019

SL-DRT-20-0317

lionel.picard@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

Ayant pour objectif d'améliorer la densité d'énergie massique et la sécurité des batteries au lithium, des batteries « tout-solides » sont actuellement en développement, composées d'un électrolyte soit polymère, soit (vitro)céramique, soit une combinaison des deux, connue sous le nom d'hybrides. Ces activités de recherche sont déjà bien implantées au CEA-Grenoble, au travers notamment de développements de matériaux céramiques conducteurs ioniques et de polymères conducteurs type « single-ion ». Dans ce contexte, le doctorant aura pour objectif de supporter ces travaux au travers d'une meilleure compréhension des électrolytes hybrides. Pour cela, il caractérisera en détail la structure et les propriétés de tels systèmes, et plus particulièrement, leurs organisations locales/nanométriques, les interfaces organiques/inorganiques et les interfaces électrolyte/électrode. Ces études utiliseront des matériaux déjà disponibles au CEA et des nouveaux matériaux de cathode provenant d'UMICORE, mais aussi des matériaux en cours de développement. Le doctorant utilisera des techniques neutroniques et synchrotron de ruptures, comme la diffusion aux petits angles, la micro-tomographie, les micro-faisceaux et des techniques d'imageries, afin de caractériser les matériaux hybrides ex-situ et dans des dispositifs operando. Enfin, basé sur ses résultats, il proposera des voies potentielles d'optimisation de ces systèmes.

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Etude de la structure et des performances des électrodes de pile à combustible en relation avec le processus de fabrication grâce à l'imagerie et à la diffusion de neutrons et de rayons X

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Composants Pemfc

Matériaux, Electrochimie, Physique.

01-10-2020

SL-DRT-20-0365

arnaud.morin@cea.fr

Solutions avancées pour l?hydrogène et les piles à combustible pour la transition énergétique (.pdf)

Les véhicules automobiles à zéro émission utilisant l'hydrogène comme carburant et alimentés par une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) sont maintenant disponibles dans le commerce. Cependant, la commercialisation à grande échelle des véhicules à pile à combustible PEM nécessite des progrès en termes de performances, de coût et de durabilité, pour lesquels l'électrode est le composant le plus limitant. Elle est constituée d'un mélange aléatoire de nanoparticules à base de platine dans un réseau de polymères conducteurs de protons. L'électrode est obtenue à partir d'une suspension, appelée encre, après évaporation des solvants. Actuellement, la recherche et le développement pour améliorer les performances de l'électrode et réduire les coûts de fabrication reposent sur un approche de type essais/erreurs. L'objectif de ce projet est d'accroître les connaissances sur les relations entre la composition de l'encre, la structure, les propriétés et les performances des électrodes. L'évolution de l'encre au cours du processus de séchage et de l'électrode ainsi obtenue sera caractérisée par la diffusion de neutrons et de rayons X, en tant qu'outils complémentaires permettant de mieux comprendre l'organisation du matériau catalytique et du polymère. En corrélant ces résultats avec les mesures électrochimiques, structurelles et d'imagerie d'Operando, nous visons à rationaliser la conception des électrodes. Ce projet implique des partenaires possédant toutes les compétences complémentaires nécessaires à cette étude présentant un intérêt tout particulier pour le partenaire industriel TOYOTA, qui est le leader dans la recherche, le développement et la production de voitures à piles à combustible.

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Algorithmes prouvés de simplification et de résolution pour la preuve de programmes

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Laboratoire pour la Sûreté du Logiciel

Master en méthodes formelles

01-09-2020

SL-DRT-20-0396

loic.correnson@cea.fr

Cybersécurité : hardware et software (.pdf)

La plateforme Frama-C développée au CEA permet la vérification formelle de programmes critiques. Elle est utilisée de manière industrielle dans différents domaines, comme l'aéronautique ou l'énergie, pour garantir l'absence de défaut de programmes C quelque soient leur conditions d'utilisation. Une garantie d'absence de bug ne peut être obtenue qu'en utilisant des outils de raisonnement automatique, que ce soit des assistants de preuve (Coq, PVS, HOL) ou des solveurs SMT (Z3, CVC4, Alt-Ergo). Pour le passage à l'échelle de ces techniques sur des codes industriels, il est cependant nécessaire de passer par une étape de simplification préalable des objectifs de preuve. Au sein de Frama-C, nous avons pour cela développé le moteur Qed qui est chargé de cette étape critique de simplification. Cela a permis notamment des gains d'automatisation considérables dans l'automatisation des preuves de programmes développés par Airbus, conduisant à la généralisation de cette approche dans leur processus de production industrielle. Depuis ses premiers développements en 2015 le moteur Qed a connu de nombreux perfectionnements qui sont de plus en plus difficiles à developper tout en s'assurant de la correction des simplifications réalisées. Il devient maintenant nécessaire d'automatiser la vérification du moteur Qed lui-même. Le but de la thèse est de re-developper entièrement Qed dans l'environnement de preuve Why-3 en spécifiant et en vérifiant la correction de ses algorithmes de simplification. A terme, le code extrait du développement Why-3 serait utilisé en remplacement complet du moteur actuel au sein de Frama-C.

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Intégration de réseaux de neurones à base d'oscillateurs verrouillés par injection

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Gestion d'Energie Capteurs et Actionneurs

Ecole Ingénieur Electronique

01-09-2020

SL-DRT-20-0418

franck.badets@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Les réseaux de neurones ont fait la preuve de leur supériorité par rapport aux architectures de calcul de type Von Neumann pour les opérations de classification complexes. L'embarquement de réseaux de neurones proche du capteur (Edge IA) est souhaitable car elle permettrait de réduire la consommation d'énergie des réseaux de capteur sans fil en donnant plus d'autonomie de décision aux capteurs et en limitant le nombre de communication nécessaires entre les capteurs et le centre de ressource en calcul. Il existe actuellement un axe de recherche visant à diminuer sensiblement la consommation des neurones afin de répondre aux besoins de l'Edge IA. A côté des implémentations purement numériques, des solutions analogiques voient le jour. Le but de la thèse est de démontrer la faisabilité de l'intégration sur silicium d'un réseau de neurones Ultra Faible Consommation utilisant des Oscillateurs Verrouillés par Injection (ILO) comme neurone. Le candidat à cette thèse doit avoir une bonne connaissance des domaines de l'apprentissage statistique et des réseaux de neurone en particulier. Il doit également avoir un bon niveau en électronique analogique. L'approche théorique nécessitera de bonnes aptitudes mathématiques et une bonne connaissance des langages de modélisation tel que python. Le travail de thèse doit aboutir à l'intégration d'un réseau de neurones à ILOS sur silicium ainsi qu'à la démonstration de sa capacité d'apprentissage, pour une consommation à l'état de l'art.

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Etude des mécanismes de dégradation et Fiabilité dynamique des composants GaN sur Si

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Caractérisation et Test Electrique

MASTER2 ou Ecole d'Ingenieur sciences des matériaux, électronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0430

william.vandendaele@cea.fr

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

Les composants de puissance GaN sur Si sont aujourd'hui vus comme la prochaine génération de composants « mass market » pour la conversion d'énergie électrique à haut rendement. Dans ce cadre, le LETI développe sa propre filière GaN sur Si (compatible CMOS) allant du substrat au module final. Ces dispositifs doivent opérer des commutations entre un état de forte tension (~650V) et de fort courant (~20A) à des fréquences élevées (> 100kHz). Les performances statiques et dynamiques étant établies, il est nécessaire de tester la fiabilité de ces composants lors des état de fort stress (OFF et commutation OFF -> ON) ainsi que de comprendre les mécanismes de dégradation sous-jacent afin de stabiliser la technologie et de prétendre à un transfert industriel. Dans la continuité du stage sur le développement des mesures dynamiques sur dispositifs GaN sur Si, le candidat aura en charge : - La finalisation des solutions de mesures ainsi que leurs évolutions notamment pour porter ces tests de dégradation sur prober (détermination de la faisabilité et des limitations) - De l'étude approfondie de la dégradation des performances électriques des transistors (Ron, Vth, Sw?) ou des diodes (Vf, Ron) lors de stress de type AC ou DC afin de déterminer les mécanismes susceptibles de diminuer la fiabilité des composants - La réalisation et la détermination des limites de fonctionnement de la technologie GaN sur Si via des tests de type SSOA (Switching Safe Operating Area) - La compréhension et la localisation des points de défaillance sur les transistors et la diodes GaN sur Si - De proposer des solutions techniques afin d'augmenter la durée de vie des composants auprès du laboratoire LC2E Le candidat devra faire preuve d'esprit d'équipe, de curiosité et d'une grande autonomie

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Développement d'un dispositif médical pour la détection simultanée haute sensibilité de biomarqueurs sanguins pour la prise en charge terrain des patients en souffrance cardiaque

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Biologie et Architecture Microfluidiques

Ecole d'ingénieur ou master en ingénierie biomédicale

01-09-2020

SL-DRT-20-0451

myriam.cubizolles@cea.fr

Technologies pour la santé et l?environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Les systèmes de santé doivent s'adapter à de nouvelles contraintes sociétales et économiques, et elles s'avèrent un défi majeur à relever dans le cadre de la médecine du futur. Dans les situations d'urgence où la prise de décision du praticien doit être rapide et efficace, les dispositifs d'analyses in vitro au chevet du patient (POC) fournissent une aide précieuse au diagnostic pour améliorer le soin des patients. Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans ce contexte, afin d'explorer une nouvelle voie de dosage de biomarqueurs sanguins (protéines, petites molécules), alternative au « gold standard » que sont les immuno-essais de type ELISA, utilisant une immuno-détection couplée à une amplification enzymatique. Nous proposons d'étudier une approche innovante afin de mettre au point un dispositif médical pour la détection très sensible de différents biomarqueurs sanguins représentatifs de pathologies cardiaques. Cette démarche est basée sur l'utilisation de réactifs originaux (aptamères) permettant une amplification biomoléculaire isotherme multiplexée, rapide et haute sensibilité, couplée à l'intégration et l'automatisation du protocole dans des cartouches microfluidiques dédiées. Le dispositif médical développé sera testé sur des échantillons cliniques.

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Evolutions microstructurales de matériaux issus de fabrication additive lors d'un traitement de compression isostatique à chaud : modélisation et étude expérimentale

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Conception et Assemblages

Master 2 métallurgie. Calcul scientifique

01-10-2020

SL-DRT-20-0470

emmanuel.rigal@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d?économie de matériaux (.pdf)

Les procédés de fabrication additive sont considérés comme des techniques d'avenir pour l'obtention de composants métalliques à partir de poudres ou fils. Les matériaux obtenus sont caractérisés par des microstructures très différentes de celles de leurs homologues coulés ou forgés. Elles sont hors d'équilibre, parfois anisotropes, présentent des intérêts (forte densité de dislocations par exemple) mais aussi des défauts (pores, infondus) nuisibles à certaines propriétés mécaniques (fatigue, fluage). Les défauts (ou leur nocivité) peuvent être diminués par un traitement thermique sous pression de gaz (CIC), au prix d'un effet de recuit qui adoucit le matériau. L'objectif de la thèse est de modéliser les évolutions microstructurales lors du traitement afin d'optimiser celui-ci, c'est-à-dire être capable de l'adapter à une microstructure de départ donnée, de diminuer suffisamment les défauts en contenant le recuit. Une caractérisation fine des microstructures sera nécessaire (défauts, taille de grain, densité de dislocations, précipités, texture?) afin d'alimenter le logiciel de simulation DIGIMU qui utilise la méthode Level set pour simuler, par calcul aux éléments finis, l'évolution d'un volume élémentaire représentatif d'une microstructure lors d'un chargement thermomécanique. Le logiciel devra être enrichi. La comparaison modèle/expérience permettra de juger la pertinence des résultats (cycles de CIC sur échantillon). On mesurera l'impact de cycles de CIC optimisés sur les propriétés mécaniques des matériaux d'étude (a priori, essentiellement l'acier 316L).

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Transmetteur intégré bidirectionnel dédié à la 5G MMW dans un système de formation de faisceau hybride et numérique

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

Master 2 / ingénieur en conceptinon microelectronique RF

01-10-2020

SL-DRT-20-0478

baudouin.martineau@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Cette thèse aborde le sujet des émetteurs-récepteurs d'ondes millimétriques compacts et économiques dans le contexte de la nouvelle norme 5G FR2. En effet, un nombre considérable de puces et une conception économe en surface seront nécessaires pour l'utilisation des techniques de formation de faisceau MIMO hybride et numérique. Cependant, les conceptions d'émetteur-récepteur conventionnelles utilisent une approche bidirectionnelle basée sur un commutateur avec un émetteur (Tx) et un récepteur (Rx) fonctionnant alternativement en duplex temporel. Pour cette raison, un émetteur-récepteur bidirectionnel partageant complètement les amplificateurs et les réseaux correspondants entre l'émetteur et le récepteur est proposé. De plus, un déphaseur bidirectionnel, un mélangeur en quadrature et un amplificateur en bande de base seront étudiés et conçus afin d'offrir une solution complète pour une architecture système compatible avec une approche hybride ou numérique. La thèse portera sur l'architecture, la conception et la mesure de tels blocs en émetteur-récepteur autonome et complet. L'innovation attendue englobera plusieurs aspects: interface frontale bidirectionnelle compatible avec la formation de faisceau aux fréquences mmW, multiplication LO et génération en quadrature locale ainsi que l'utilisation de technologies CMOS SOI. Cette recherche doctorale permettra de travailler dans des disciplines interdisciplinaires allant des ondes millimétriques à la conception analogique en bande de base ainsi qu'à l'architecture de systèmes émetteur-récepteur, offrant un très large éventail d'expériences et de compétences.

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Actionneur MEMS piézoélectrique amplifié hydrauliquement

Département Composants Silicium (LETI)

Labo Composants Micro-actuateurs

Conception mécanique, mécanique des fluides, modélisation, physique, microsystème. Des connaissances en logiciel d'éléments finis (COMSOL, ANSYS ou autre) sont un plus.

01-09-2020

SL-DRT-20-0488

laurent.mollard@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

Le principal objectif de la recherche sur les micro-actionneurs consiste à développer une architecture permettant l'obtention de grands déplacements et grandes forces, sur une large plage fréquentielle tout en minimisant la consommation électrique. A ce jour, aucune solution ne remplit tous ces critères. En effet les actionneurs hydrauliques ne répondent pas au critère de compacité et de fonctionnement en fréquence mais permettent des forces et des déplacements importants. De même, les actionneurs électromagnétiques répondent à une large gamme fréquentielle avec une force et un déplacement important, mais au prix d'un fort encombrement et d'une consommation importante. Enfin les actionneurs piézo-électriques présentent des déplacements limités, de l'ordre de la dizaine de micromètres, malgré l'atteinte des autres critères. La rupture technologique de la thèse consistera à amplifier hydrauliquement ces déplacements limités, en appliquant de faibles déplacements sur une grande surface, pour déplacer un liquide, et générer, par conservation du volume, des déplacements importants sur une surface mobile plus faible. Le sujet de la thèse consistera donc à développer et à intégrer dans un système MEMS (Micro Electro-Mechanical System), cette brique d'actionneur piézoélectrique amplifiée hydrauliquement (dit système HDAM pour « Hydraulic Displacement Amplification Mechanism ») et à l'optimiser.

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Ecoconception de nouvelles générations de batteries

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Eco-procédés et EnVironnement

Bac+ 5 en génie des matériaux ou génie énergétique avec compétences en management environnemental ou développement durable et une ou plusieurs expérience(s) dans le domaine de la recherche.

01-10-2020

SL-DRT-20-0535

elise.monnier@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

Le développement de l'électrification des véhicules nécessite des technologies d'accumulateurs toujours moins chères et plus performantes. Face à cette demande, de nombreuses voies de développement sont à l'étude, telles que de nouvelles générations Li-ion à teneur réduite en cobalt ou à haute densité d'énergie, des accumulateurs tout-solide ou Li-Soufre sans être exhaustif. En dehors du volet performance pur, il existe un réel besoin d'évaluer l'impact environnemental de ces technologies sur l'ensemble de leur cycle de vie (ACV), et de s'intéresser aux pistes d'écoconception pour le développement des batteries du futur. La thèse proposée visera à répondre à ces problématiques, en s'appuyant sur une approche pluridisciplinaire mêlant les compétences d'au moins 3 laboratoires du LITEN. A l'issu de la thèse, les résultats attendus seront : une comparaison des 3 technologies de batteries nouvelles générations Li-ion avancé, Li-S et Tout-Solide sur un volet environnemental, par rapport à des technologies de batteries de référence ainsi qu'une méthode d'écoconception pour orienter l'aide à la décision dans les développements de technologies de batteries bas TRL.

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Matériaux chalcogénures innovants pour les applications en photonique: impact des procédés d'intégration et des interfaces sur leurs propriétés optiques

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Matériaux, Optique, Physique du Solide, Electromagnétisme, Chimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0549

pierre.noe@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Les matériaux chalcogénures sont des matériaux de choix pour de nombreuse applications émergentes en microélectronique ou pour les capteurs optiques: photonique dans le MIR, photonique NL, le neuromorphique photonique, capteurs MIR mais également les sélecteurs OTS pour les nouvelles mémoires résistives 3D. L'objectif de cette thèse est d'étudier et de maîtriser l'impact des procédés d'intégration, des matériaux d'encapsulation & des interfaces sur les propriétés optiques de ces matériaux chalcogénures dépôsés en couches minces pour permettre la réalisation future de dispositifs photoniques ultra-performants. Dans ce cadre, l'étudiant réalisera des objets et structures photoniques à base de matériaux chalcogénures à l'aide des outils classiques d'intégration de microélectronique disponibles sur la plateforme 200/300 mm du LETI tels que le dépôt par pulvérisation cathodique, la lithographie optique et électronique, la gravure plasma ... Les interfaces et les structures photoniques obtenues seront tout d'abord caractérisées à l'aide des outils de caractérisation de couches minces (AFM, XPS, FTIR, Raman, XRD, XRR, ellipsométrie/réflectivité en température ...) disponibles sur la plateforme de nano-caractérisation du CEA Grenoble (PFNC). Les propriétés optiques (pertes de propagation, facteur de qualité Q de cavités optiques, non linéarités optiques, déphasage optique, ...) des objets photoniques (guides d'onde, interféromètres, déphaseurs, anneaux résonnants, structures non linéaires ...) seront caractérisés sur les bancs de mesure de photonique intégrée du LETI ainsi qu'à l'Université de Bourgogne à Dijon. Ce travail devrait permettre à l'issue de la thèse de développer des dispositifs photoniques performants et de dépasser l'état de l'art en exploitant au mieux les propriétés optiques uniques de ces nouveaux matériaux. Cela passera par une grande maîtrise de l'élaboration de ces matériaux et de leur intégration avec un contrôle aux échelles nanométriques par technique de lithographie/gravure avec un accent particulier sur la maîtrise de leurs interfaces (impact gravure, encapsulations, passivation états électroniques de surface, intérêt de l'élaboration d'hétérostructures ?).

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Sources de temps optomécaniques

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Master 2/ Ecole d'ingénieur généraliste ou physique appliquée ; formation en nanotechnologies, physique des semi-conducteurs, optique ou télécommunications.

01-09-2020

SL-DRT-20-0592

marc.sansaperna@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Les sources de temps (reference oscillators) sont des composants utilisés dans la grande majorité des circuits électroniques. L'arrivée de nouvelles technologies comme la 5G, les systèmes de conduite autonome dans les voitures ou bien certaines applications aérospatiales nécessitent des performances qui ne sont pas atteignables avec les technologies commercialement disponibles. Le développement de sources de temps constituées de résonateurs micromécaniques (MEMS) en silicium à haute fréquence (1 ? 5 GHz aujourd'hui, plusieurs dizaines de GHz dans le futur) constitue une rupture technologique prometteuse. Cependant, la réalisation de tels dispositifs performants dans la gamme du GHz reste un défi, principalement dû à la difficulté de détecter avec précision des vibrations extrêmement faibles. Il s'agit donc d'utiliser ici une transduction optomécanique sur le même principe que les détecteurs d'ondes gravitationnelles, mais intégrée à l'échelle nanométrique ayant des sensibilités de détection extrêmes. Cette technique maintenant bien maîtrisée au Leti pourra être alliée à l'utilisation de matériaux piezoélectriques pour augmenter le signal disponible : des preuves de principe de ce concept ont été réalisées très récemment pour la recherche fondamentale mais il n'a jamais été appliquée jusqu'ici. Cette technologie semble pourtant le candidat idéal pour réaliser l'objectif de la thèse : l'implémentation d'une source de temps MEMS basée sur cette technologie optomécanique de rupture. La thèse se déroulera au laboratoire de micro-capteurs du CEA-Leti, en collaboration avec le laboratoire de composants radiofréquences. Le Leti est un pionnier dans le domaine de l'optomécanique et des matériaux piezoélectriques intégrés sur puce. Le doctorant travaillera en collaboration avec les équipes du Leti pour concevoir et dessiner le résonateur et son procédé de fabrication, sur la base de modèles analytiques et de simulations éléments finis. Ensuite, elle/il aura la possibilité de fabriquer ses dispositifs en salle blanche, et de les tester dans les laboratoires du Leti, afin de réaliser pour la première fois un tel démonstrateur.

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Modèles sûreté/sécurité pour la charactérisation de la sécurité de dispositifs industriels

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

Master 2 Cybersecurié

01-10-2020

SL-DRT-20-0594

Cybersécurité : hardware et software (.pdf)

Les systèmes industriels sont souvent utilisés pour surveiller et contrôler un processus physique tel que la production et la distribution d'énergie, le nettoyage de l'eau ou les systèmes de transport. Ils sont souvent simplement appelés systèmes de contrôle de supervision et d'acquisition de données (SCADA). En raison de leur interaction avec le monde réel, la sécurité de ces systèmes est critique et tout incident peut potentiellement nuire aux humains et à l'environnement. Depuis le ver Stuxnet en 2010, ces systèmes font de plus en plus face à des cyberattaques causées par divers intrus, y compris des terroristes ou des gouvernements ennemis[1]. Comme la fréquence de ces attaques augmente, la sécurité des systèmes SCADA devient une priorité pour les organismes gouvernementaux[2]. L'un des principaux axes de recherche en cybersécurité des systèmes industriels porte sur la combinaison des propriétés de sécurité et de sûreté. La sécurité concerne les propriétés applicatives du système (par exemple, les propriétés chimiques d'une usine chimique), tandis que les propriétés de sécurité tiennent compte de la façon dont un intrus peut endommager le système. Comme le montre[3], la combinaison de la sécurité et de la sûreté est un sujet difficile car ces propriétés peuvent être dépendantes, renforçantes, antagonistes ou indépendantes. Comme le montre[4], la combinaison de la sécurité et de la sûreté dans une modélisation commune est un défi, car les deux viennent avec des sources d'explosion combinatoire. De plus, il existe des outils utilisés soit pour les analyses de sécurité, soit pour les analyses de sûreté, mais actuellement aucun outil n'est capable de traiter les deux aspects en même temps. Dans ce contexte, nous proposons une thèse de doctorat autour de la modélisation de systèmes industriels prenant en compte à la fois les propriétés de sécurité du procédé physique et les propriétés de sécurité. En plus de la définition d'un cadre ou d'un langage de modélisation précis, mais analysable automatiquement, de nombreux aspects peuvent faire partie du sujet. Par exemple, des fichiers de configuration d'automates programmables (API) pourraient être générés à partir de ce modèle afin de ne déployer que des programmes préalablement validés. Les vulnérabilités des automates peuvent être étudiées (reverse engineering de firmware, fuzzing de protocole) afin de tester la faisabilité technique des attaques trouvées. Enfin, dans un contexte de certification, les analyses de sécurité sur le modèle pourraient inclure des exigences de normes telles que CEI 62443[5] pour faciliter le processus d'évaluation.

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Mécanismes de dégradation de l'électrode à oxygène en Ferro-cobaltite de Lanthane dopée au Strontium pour cellules à oxydes solides

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Production d'Hydrogène

Master 2 en matériaux et/ou électrochimie. Des compétences en modélisation seront appréciées.

01-10-2020

SL-DRT-20-0622

bertrand.morel@cea.fr

Solutions avancées pour l?hydrogène et les piles à combustible pour la transition énergétique (.pdf)

Les cellules à oxydes solides ("SOCs" pour "Solid Oxide Cells") sont des convertisseurs électrochimiques fonctionnant à hautes températures qui peuvent transformer un gaz en électricité en mode pile à combustibles (SOFC) ou inversement en électrolyse (SOEC). Ces systèmes ont récemment attiré un attention croissante grâce à une grande flexibilité d'utilisation et des rendements énergétiques très importants. Ces avantages permettent d'envisager diverses applications technologiques qui pourraient offrir des solutions innovantes pour une transition vers un marché de l'énergie renouvelable. Néanmoins, la durabilité des cellules à oxydes solides reste à ce jour insuffisante pour un déploiement industriel à grande échelle. Parmi les différents phénomènes de dégradation, la déstabilisation du matériau d'électrode à oxygène, classiquement composé d'une Ferro-Cobaltite de Lanthane dopée au Strontium (LSCF), contribue significativement au vieillissement de la cellule. Dans ce contexte, le travail de thèse consistera à étudier les mécanismes contrôlant la démixtion du matériau d'électrode à oxygène associée à des phénomènes de diffusion des éléments chimiques. Pour ce faire, une approche expérimentale et de modélisation sera adoptée. Des tests électrochimiques de longues durées seront réalisés et les électrodes vieillies seront caractérisées par fluorescence et diffraction des rayons X synchrotrons à l'échelle nanométrique. Les données acquises seront introduites dans une modélisation multi-échelle pour analyser les résultats. Des recommandations sur les matériaux et les conditions de mises en forme seront finalement proposées en vue d'améliorer la durée de vie des cellules.

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Développement de procédés innovants de gravure de matériaux chalcogénures pour des applications mémoires non-volatiles et photonique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Gravure

master2 Matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0625

christelle.boixaderas@cea.fr

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

Les étapes de patterning (gravure/stripping/nettoyages/remises à l'air) ont des effets néfastes vis à vis des propriétés des films chalcogénures. Il est donc primordial d'étudier cette brique patterning en vue de proposer de nouvelles solutions de gravure et post traitements associés. Après une première phase de recherche bibliographique et de formation en salle blanche aux équipements nécessaires aux travaux de thèse, le doctorant proposera une méthodologie permettant la compréhension des mécanismes de gravure du procédé de référence et de modifications du matériau GeSbTe (et autres alliages) par des analyses de surface (fond et flanc des structures. Il proposera et mettra en ?uvre des améliorations au procédé de référence (chimie, paramètres plasma...) qui permettront de garantir que le chalcogénure reste intègre au cours du flow de fabrication de la mémoire. Puis, il devra faire le choix des intégrations et des matériaux pour un véhicule de test en mémoire et Photonique. L'enjeu sera d'apporter des améliorations au procédé de référence de l'empilement mémoire en fonction de l'étude de la phase précédente: gravure de l'empilement, stripping, gestion des temps d'attente entre les étapes Enfin, il serait intéressant de mesurer l'impact des changements par des résultats électriques sur les cellules mémoires (gain/perte sur les caractéristiques intrinsèques d'une mémoire PCM)

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Mémoires à Changement de Phase pour le n?ud technologique CMOS 28 nm et au-delà: nouvelles frontières et innovations aux limites de la feuille de route de la miniaturisation de la mémoire non-volatile pour les microcontrôleurs pour les applications automobiles de demain

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

M2

01-10-2020

SL-DRT-20-0630

gabriele.navarro@cea.fr

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

La mémoire à changement de phase (PCM) représente un candidat majeur parmi les technologies de mémoire résistive non volatile (NVM). La PCM présente des propriétés en même temps des DRAM et des Flash, et son état avancé en termes de développement et d'industrialisation dans les applications « Storage Class » (SCM) et dans les microcontrôleurs embarqués basés sur PCM pour les applications automobiles, en font une percée indéniable dans le scénario des dispositifs de mémoire actuel. Afin de cibler les applications automobiles dans des n?uds technologiques jusqu'à 10nm, la prochaine génération de PCM devrait faire face à une mise à l'échelle extrême et garantir en même temps : l'intégrité des matériaux pendant les étapes de fabrication ; des opérations à faible puissance ; la fiabilité dans un environnement à haute température. L'objectif de la thèse est de contribuer au développement de la prochaine génération de PCM non volatile pour les applications automobiles embarquées. De nouveaux matériaux et de nouvelles architectures seront étudiés impliquant des analyses physico-chimiques et la caractérisation électrique des prototypes du LETI et industriels de mémoire PCM. De plus, l'étudiant sera impliqué dans la collaboration avec le partenaire industriel et des experts au niveau international dans le domaine des matériaux à changement de phase.

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Modélisation multi-échelle de l'environnement électromagnétique de bits quantiques

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Simulation et Modélisation

Master 2 ou école d'ingénieur physique,electronique, électrotechnique

01-10-2020

SL-DRT-20-0637

helene.jacquinot@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Modélisation multi-échelle de l'environnement électromagnétique de bits quantiques Dans un futur proche, les technologies de l'information quantique pourraient amener à des percées dans le monde de l'informatique et des communications. Parmi les différentes approches basées sur les semi-conducteurs, l'utilisation de bits quantiques (qubit) sur SOI (Silicon on Insulator) est une approche alternative aux qubits supraconducteurs [1]. En effet, les qubits de spin sur SOI sont beaucoup plus compacts et ont montrés ces dernières années des avancées considérables, avec un long temps de cohérence et une rotation rapide du spin. Un défi à relever à l'heure actuelle est d'étudier la possibilité d'étendre le nombre de dispositifs unitaires au sein du réseau de qubit de spin sur SOI, en prenant en compte la plateforme électronique en technologie CMOS, permettant le contrôle, la lecture et l'initialisation de l'état quantique des qubits [2]. L'objectif principal de la thèse est d'évaluer différentes stratégies pour l'implémentation du contrôle de spin par utilisation de signaux micro-ondes dans le cadre de réseaux bidimensionnels de qubits. Le candidat aura pour mission de i) caractériser des structures de test RF (radiofréquence) à très basse température en utilisant un équipement à l'état de l'art et comparer les résultats obtenus avec des simulations électromagnétiques spécifiques, ii) développer une boîte à outils pour permettre une optimisation multi-échelle allant du qubit unitaire au réseau de qubits, iii) intégrer le contrôle RF du spin dans le cadre d'un réseau bidimensionnel de qubits utilisant les technologies silicium du CEA-LETI. Ces travaux de thèse s'effectueront dans le cadre d'un projet de collaboration tripartite ente le CEA-LETI, le CEA-IRIG et le CNRS-Institut Néel (ERC ?Qucube?). [1] Maurand, R. et al. A CMOS silicon spin qubit, Nat. Communications 7, 13575 (2016). [2] Meunier, T. et al. Towards scalable quantum computing based on silicon spin, Symp. on VLSI Technology, 2019.

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Intégration de réseaux de Bragg haute température au sein de structures métalliques obtenues par fabrication additive

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs Fibres Optiques

Master 2 Instrumentation, fibre optique, matériau, fabrication additive, métallurgie

01-10-2020

SL-DRT-20-0645

guillaume.laffont@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d?économie de matériaux (.pdf)

Le sujet de thèse proposé par le laboratoire LCFO de la DRT (au LIST/DM2I/SCI) en partenariat avec le laboratoire LISL de la DEN (au DPC/SEARS), spécialiste de la fabrication additive métal, vise à développer des méthodes d'intégration de Capteurs à Fibres Optiques à réseaux de Bragg résistant aux très hautes températures au sein de pièces métalliques, en particulier pour l'aéronautique ou l'industrie nucléaire, réalisées en fabrication additive (impression 3D) métal. Des développements récents ont permis de développer des réseaux de Bragg ultra-stables en température (au-delà de 1000 °C) à l'aide de modes d'écriture directe par laser femtoseconde. Ces transducteurs de température et déformation, inscrits dans des fibres optiques spécialement conçues pour les environnements à très haute température, seront utilisés pour l'instrumentation de pièces métalliques obtenues par fabrication additive sur lit de poudre, voire par projection. Ce projet vise à rendre possible la surveillance in situ des composants et pièces structurelles métalliques obtenues par fabrication additive 3D métal, ouvrant ainsi la voie au SHM intégré (Structural Health Monitoring) pour anticiper toute défaillance du procédé et optimiser les coûts d'exploitation par la mise en place de procédures de maintenances prédictive et conditionnelle.

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Apprentissage robuste et distribué de flux de données basé sur des systèmes multi-agents dans un environnement collaboratif

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique

Ingenieur/Master 2 en Artificial Intelligence (Machine Learning) avec de bonnes compétences en programmation

01-09-2019

SL-DRT-20-0665

sandra.garciarodriguez@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Actuellement, les flux de données sont présents dans de plus en plus d'applications et de domaines où la réactivité et la vitesse sont primordiales. Des axes de recherche ouverts concernent la création et le traitement de ces flux, en particulier dans des environnements distribués, hétérogènes et collaboratifs. En effet, les systèmes existants ne disposent généralement pas des moyens nécessaires pour collaborer, négocier, partager ou valider des flux de données dans ce type d'environnements hétérogènes. Les systèmes multi-agents donnent accès à certaines de ces fonctionnalités, mais il reste cependant encore beaucoup à faire pour les adapter aux caractéristiques des flux de données. L'objectif principal du sujet proposé consiste à utiliser des agents collaboratifs pour gérer des flux de données et faire face à différents défis tels que la gestion de flux non synchronisés provenant de différentes sources, l'augmentation de la robustesse des modèles en ligne qui traitent de tels flux (pour les rendre robustes à des modifications inattendues de l'environnement) et la génération de nouvelles métriques pour évaluer les besoins mentionnés précédemment. Ce travail s'appuiera sur la plateforme "Streamer" déjà existante dans le laboratoire.

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Résonateurs et composants radiofréquences à ondes élastiques issues de l'hybridation entre ondes de surface et de volume

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Radiofréquences

Master en acoustique ou en microtechnologies

01-09-2020

SL-DRT-20-0668

alexandre.reinhardt@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Les composants à ondes élastiques de surface ou de volume sont actuellement des éléments clef des circuits d'émission/réception utilisés par la téléphonie mobile. Ils permettent en effet la miniaturisation des filtres assurant le traitement analogique des signaux radiofréquences, en vertu du fait qu'à fréquences égales, les longueurs d'ondes des ondes élastiques sont près de 100 000 fois plus petites que les longueurs d'ondes électromagnétiques. Avec la multiplication des bandes de fréquences utilisées simultanément par un unique téléphone, les spécifications de ces filtres deviennent de plus en plus drastiques, ce qui motive la recherche de nouveaux types de composants, basés sur de nouveaux modes de propagation des ondes élastiques pouvant être exploités. Traditionnellement, les composants utilisent des ondes élastiques dites de volume (BAW - pour bulk acoustic wave), ou de surface (SAW - pour surface acoustic wave), se propageant dans l'épaisseur ou à la surface d'une structure en matériau piézoélectrique, afin de coupler ces ondes élastiques au circuit électrique de traitement du signal. Ces dernières années, un nouveau mode de propagation, appelé "hybride SAW/BAW" a été proposé et permet, en principe, de combiner les avantages de ces deux types d'ondes. Il consiste en un mode excité par un réseau périodique d'éléments piézoélectriques disposés à la surface d'un substrat massif. Si des premières réalisations ont été proposées, les caractéristiques de ce mode restent encore relativement peu connues. Ce sujet de thèse porte donc sur l'étude des possibilités offertes par ce type de modes. En premier lieu, les propriétés de ce type d'ondes sont très fortement liées à la combinaison du matériau piézoélectrique employé et de la nature du substrat de propagation, à leurs orientations crystallines respectives, ainsi qu'aux dimensions géométriques des éléments piézoélectriques permettant l'excitation ou la détection de ces ondes. Le candidat cherchera donc à explorer l'espace de conception afin d'éprouver les possibilités de ce nouveau type d'ondes et d'optimiser leur conception en vue d'applications de filtrage radiofréquence ou de bases de temps, idéalement à des fréquences supérieures à 3 GHz. Il pourra pour cela s'appuyer sur les modèles de simulation disponibles au CEA-LETI et ceux mis au point par la société FrecNSys. Une seconde partie des travaux de thèse envisagés portent sur l'analyse plus fondamentale des possibilités ouvertes par ces modes de propagation particuliers, issus du couplage entre une onde élastique de surface et un réseau périodique d'éléments électriquement actifs. En effet, ce type de structures entre dans le champ plus général des métamatériaux élastiques, structures souvent périodiques présentant des effets de propagation inédits tels que l'obtention de fréquences interdites, de ralentissement des ondes, de confinement acoustique, d'unidirectionalité de la propagation, voire même d'amplification progressive. Les conditions d'obtention de tels phénomènes pourront être explorées, de même que leur exploitation dans des systèmes de capteurs ou dans des composants de traitement du signal. Le doctorant pourra pour cela s'appuyer sur l'expertise sur les métamatériaux acoustiques apportée par le département d'acoustique de l'ISEN. Enfin, dans une partie plus expérimentale, le doctorant pourra évaluer en pratique ses dimensionnements en participant aux développements et à la fabrication de composants "hybrides SAW/BAW" qui seront réalisés dans les salles blanches du CEA-LETI, ce qui lui permettra de conforter la faisabilité pratique de ces structures.

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Modélisation hybride pour la simulation de l'inspection ultrasonore de pièces composites pour la détection d'endommagements ou de faiblesses aux inter-plis

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Acoustique

Ingénieur généraliste avec dominante numérique

01-10-2020

SL-DRT-20-0671

nicolas.leymarie@cea.fr

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

Ce sujet concerne la modélisation de la propagation d'ondes acoustiques dans un milieu composite stratifié pour aider au design de nouvelles méthodes de contrôle non destructif par ultrasons. Les matériaux composites sont aujourd'hui largement utilisés dans le domaine de l'aéronautique mais restent sensibles aux chocs. Ces chocs, même à basse énergie, peuvent fragiliser la pièce en engendrant des endommagements localisés, principalement de la fissuration transverse et du délaminage. La mise en oeuvre de méthodes d'inspection de telles structures est très délicate en raison de leur caractère anisotrope, hétérogène et multicouches. La simulation numérique est alors une aide importante, tant pour l'analyse que pour la conception et l'optimisation des techniques de contrôle. Basé sur l'exploitation de techniques numériques innovantes, l'objectif de ce travail est de proposer des méthodes numériques dédiées à la simulation de contrôles avancés et en particulier sur l'analyse de contrôles en incidence oblique de défauts d'endommagement réalistes. Pour cela on s'appuiera sur les briques modèles récemment développées au CEA LIST autour de la solution transitoire par la méthode des éléments spectraux en travaillant spécifiquement sur des conditions d'interface effectives entre les plis du composite pour modéliser des décohésions de type délaminage ou des porosités aux inter-plis.

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Reconstruction 3D d'objets nanométriques à partir d'images de microscopes électroniques

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ecole d'ingénieur/M2 mathématiques appliquées

01-09-2020

SL-DRT-20-0679

aurelien.fay@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

Mots clef : Mathématiques appliquées, Traitement d'image, Modélisation, Problème inverse, Microélectronique La métrologie 3D robuste, rapide et non-destructive est un enjeu majeur pour l'industrie de la microélectronique, pour améliorer et contrôler les procédés de nanotechnologies [1]. Le CEA-LETI dispose de microscopes électroniques (SEM) de dernière génération permettant d'imager des objets sous différents points de vue (stéréoscopie). Ces équipements pourraient être utilisés de manière disruptive en production pour reconstruire la topographie 3D des objets visionnés à partir de modèles d'imagerie SEM fiables et d'algorithmes innovants. Le CEA-LETI dispose déjà d'une forte expertise dans ce domaine [2, 3], et plusieurs partenaires industriels montrent un fort intérêt pour le développement de cette technologie. L'objectif de cette thèse est de développer une méthode de reconstruction 3D à partir d'images SEM la plus précise et robuste possible. Pour cela, l'étudiant(e) en thèse s'appuiera sur les moyens théoriques et de simulation du groupe de Lithographie Computationnelle (CLG) du LETI pour améliorer et développer de nouveaux modèles analytiques d'imagerie SEM. Le champ d'application de ces modèles SEM se veut large, de la simulation d'objets micrométriques jusqu'aux structures nanométriques. L'étudiant(e) en thèse entrainera les modèles SEM sur une collection d'images SEM multi-stéréo de motifs, dont les topographies 3D seront connues via de la métrologie 3D de référence. Il investiguera par la suite différentes stratégies mathématiques de reconstruction 3D, permettant une convergence rapide et de qualité. A terme, la reconstruction 3D sera appliquée sur différents produits d'intérêt. Moyens : Librairies CLG python, Développement collaboratif SVN, Intégration continue, HPC CPU/GPU, plateforme Silicium et de Nano-caractérisation [1] B. Bunday, 7/5 nm logic manufacturing capabilities and requirements of metrology, SPIE 9780 (2018) [2] J. Bélissard et al., Limits of model-based CD-SEM metrology, Proc. SPIE 10775, 1077518 (2018) [3] C. Valade, Tilted beam SEM, 3D metrology for industry, Proc. SPIE 10959, 109590Y (2019)

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Techniques de codage optimisées pour la conception d'accélérateurs matériels de réseaux de neurones profonds

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

Master recherche en RF et ou microelectronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0689

joseluis.gonzalezjimenez@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Les approches par réseaux de neurones artificiels ont permis une amélioration importante des performances dans de nombreux domaines tels que la classification, la segmentation et la détection d'objets. L'efficacité de cette approche n'étant plus à démontrer le nombre d'applications envisagées est en pleine croissance. Cependant, en raison de leur complexité calculatoire et à leur besoin mémoire, ces réseaux sont difficilement portable dans des applications embarquées faible puissance. Pour améliorer le portage sur plateforme embarquée, de nombreux travaux de recherche ont abouti sur différentes techniques permettant de réduire l'empreinte mémoire et calculatoire d'un réseau de neurones artificiels: Réduction de nombre de paramètres, quantification numérique, etc. Cette thèse veut pousser plus loin l'optimisation des réseaux en travaillant sur le codage de l'information. Cette thèse propose d'explorer une nouvelle méthode en travaillant directement sur la manière de coder l'information au sein du réseau de neurones. Cette méthode de codage aurait pour finalité d'unifier deux modèles de codage existants: modèle vectoriel et modèle impulsionnel, tout en gardant en perspective une implémentation matérielle. Selon le profil du candidat, la thèse pourrait se focaliser sur l'analyse théorique et la conception des algorithmes, ou sur des implémentations matérielles optimisées. Tâches envisagées: ? Analyse de la distribution des activations et des poids dans des topologies DNN de l'état de l'art ? Développement d'une méthode d'optimisation matérielle des DNNs en fonction des données ? Développement de nouveaux paradigmes du codage du flux d'information dans les DNNs, et implémentation des opérateurs matériels correspondants ? Publication d'articles scientifiques dans des conférences de premier rang et journaux du machine learning et du calcul neuromorphique Qualifications nécessaires: ? Bon diplôme de Master (ou équivalent) en informatique, génie électrique, machine learning, physique, mathématique ou discipline similaire ? Compréhension théorique et premières expériences pratiques avec le machine learning et les réseaux profonds, particulièrement en vision ? Bonnes connaissances des langages de programmation (au moins Python, préférablement aussi C++) ? Compréhension basique des systèmes embarqués et leurs contraintes est avantages. Pour une thèse focalisée sur des implémentations, des connaissances en langages HDLs sont requises. ? Bonne maîtrise de l'anglais Notre laboratoire possède une expérience forte dans la conception et l'optimisation des réseaux de neurones pour les applications embarquées, dans la conception d'accélérateurs matériels et du calcul neuromorphique, avec des publications dans des conférences IA et matérielle majeures, et des collaborations avec les acteurs industriels et académiques majeurs du domaine. Notre groupe est le principal développeur de N2D2, un outil français pour l'optimisation et le déploiement des réseaux de neurones. Le poste offre la possibilité de contribuer à la version open source de l'outil (nécessite connaissance en C++). Si intéressé, veuillez postuler avec votre CV, des bulletins de notes récents, une courte description de votre motivation pour le sujet et des lettres de recommandation si pertinentes.

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Caractérisations des défauts électroniques dans les cristaux pérovskites utilisés pour l'imagerie X médicale

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire Architecture Systèmes Photoniques

Master II ou ingénieur en physique des matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0690

eric.grosdaillon@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Le laboratoire architecture des systèmes photoniques fait partie du département optronique CEA LETI. Il a une solide expertise dans le développement de nouveaux modules de détection RX comprenant un détecteur semi-conducteur ou scintillateur associé à une électronique de lecture pour l'imagerie par rayons X ou gamma dans les domaines de l'imagerie médicale ou du contrôle pour la sécurité. L'objectif de cette thèse est d'étudier les niveaux de pièges dans la bande interdite d'un nouveau matériau semi-conducteur à base de pérovskites pour la détection directe des rayons X développé pour la radiographie médicale. Son utilisation sous forme de dispositifs photoconducteurs dans les imageurs matriciels devrait permettre d'améliorer la résolution spatiale des images et d'augmenter le signal, donc de réduire la dose administrée au patient, voire de donner accès à de nouvelles informations sur la composition des tissus. Pour cela, le doctorant, physicien et expérimentateur, devra développer des bancs de test pour identifier et caractériser les niveaux de pièges électroniques dans le volume des cristaux et aux interfaces des dispositifs détecteurs. Il déterminera qualitativement et quantitativement les défauts électroniques des couches cristallines épaisses élaborées dans le cadre d'un doctorat au CEA LITEN. En particulier, le doctorant modélisera l'effet des niveaux pièges identifiés, sur les performances des dispositifs. En parallèle, le doctorant étudiera l'origine du courant d'obscurité dans les dispositifs pérovskites. Les résultats seront corrélés aves les mesures expérimentales de caractérisations des dispositifs photodétecteurs sous X réalisées dans le cadre d'un doctorat en cours au CEA LETI. Ces résultats permettront d'orienter les développements matériaux et des dispositifs dans le but de minimiser ces défauts et d'améliorer les performances des détecteurs.

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Packaging innovant utilisant le concept de transfert de couche active ultra mince sur un substrat

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Packaging et 3D

BAC + 5

01-07-2020

SL-DRT-20-0703

gabriel.pares@cea.fr

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

Le sujet s'inscrit dans le domaine des microsystèmes avancés qui est un axe stratégique pour le LETI associé aux tendance actuelles du packaging : compacité extrême, conformabilité, fonctionnalisation. L'approche développée est unique et permet le report de puces ultra-fines (« substrat less ») de grande dimension sur tout type de substrats d'accueil avec un procédé adaptable à différentes solutions de collage dont le collage direct ou avec une couche intermédiaire. Elle utilise le savoir-faire du CEA-leti en amincissement extrême de circuit actifs , de techniques de collage temporaire et permanent, de report de couches fines sur poignée temporaire et de techniques de découpes avancées (plasma, laser). Par ailleurs elle utilise les technologies liées au packaging avancé avec l'utilisation de substrats minces de type FLEX et d'encapsulation de type molding et de connectique en technologies additives (RDL, impression 3D et sérigraphie). La solution proposée est générique et adresse de nombreuses applications comme les imageurs CMOS, en particulier avec courbure, les MEMS (capteur de gaz, humidité, contraintes, actuateurs piézo-électriques), les circuits RF (filtres, switch), les réseaux d'antennes. Le sujet se focalisera sur les imageurs CMOS à plan focal avec courbure passive ou active et aura pour objectif la réalisation d'un premier démonstrateur fonctionnel.

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Interface haptique innovante

Département Composants Silicium (LETI)

Labo Composants Micro-actuateurs

Master 2 ou école d'ingénieur Physique générale

01-09-2020

SL-DRT-20-0724

fabrice.casset@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

Une interface haptique permet à l'utilisateur d'interagir avec l'environnement par le sens du toucher. Ce sens peut être utilisé notamment pour donner des informations complexes en environnement hostile, bruyant ou a visibilité réduite. Aujourd'hui des démonstrateurs permettent de générer des effets haptiques essentiellement sur des écrans en verre. Nous nous proposons de développer des solutions haptiques innovantes aptes à générer des effets complexes sur des surfaces courbes, conformables et de nature diverses (métal, plastique). Le candidat aura pour objectif de dimensionner, réaliser et caractériser des interfaces haptiques. Une réflexion sera menée sur les différentes possibilités pour intégrer cette fonction haptique sur des supports variés. Pour cela, il développera des modèles analytiques et utilisera le calcul par éléments finis (COMSOL). Encadré par les experts du CEA sur la thématique, il proposera la technologie la plus adaptée (actionneur déposés en couche mince ou report de céramiques) pour intégrer les actionneurs piézoélectriques générant l'effet haptique sur des surfaces courbes, conformables, idéalement flexibles. Enfin, une réflexion sur le système global sera nécessaire afin de proposer un démonstrateur haptique innovant et complexes intégrant des fonction de détection de la position du doigt de l'utilisateur, d'actionnement et de pilotage.

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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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Contrôle de la microstructure de pièce en fabrication additive par génération et détection d'ultrasons par laser

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Instrumentation et Capteurs

master 2 accoustique, physique

01-01-2020

SL-DRT-20-0757

jerome.laurent2@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d?économie de matériaux (.pdf)

La fabrication d'additive (FA) métallique par fusion démontre un fort potentiel toujours croissant, et ceux dans des domaines d'applications très variés. Cependant, les systèmes existants présentent des limitations, en particulier sur la possibilité de pouvoir adapter les microstructures, et également de pouvoir détecter des défauts de fusion en ligne [1]. Pour dépasser ces limitations, il est nécessaire de développer de nouvelles stratégies de fabrication qui pourraient permettre d'adapter les conditions de solidification ainsi que des systèmes de contrôle non-destructif (CND) en ligne. Les procédés FA par projection de poudre (DED) ou encore par fusion laser sélective (SLM) utilisent une source d'énergie localement concentrée, laquelle génère de forts gradients thermiques qui conduisent le plus souvent à des microstructures fortement orientées ainsi qu'une rugosité de surface qui rend le contrôle ultrasonore et l'interprétation des mesures plus délicats. Les microstructures produites sont hors équilibre thermodynamique et sont dites à gros-grains ; elles se caractérisent par l'enchevêtrement de grains colonnaires et équiaxes. Ce type de microstructure influence à la fois le comportement mécanique, mais aussi la propagation d'ondes élastiques, puisque les dimensions de ces hétérogénéités sont proches des longueurs d'ondes acoustiques, ce qui a pour effet l'atténuation et la diffusion d'ondes. Un des défis majeurs à relever en fabrication additive consiste à réduire/empêcher la formation de grains colonnaires au cours de la fabrication, car leurs présences au sein de la microstructure sont, le plus défavorable pour les propriétés d'usage. En contrôlant les conditions thermiques pendant la solidification / cristallisation (vitesse de refroidissement, gradients de température) il est a priori possible de favoriser partiellement la formation de grains équiaxes. Il est aussi connu, qu'en insonnifiant un métal en fusion à l'aide d'ultrasons de forte intensité, il est possible de réaliser un « raffinement des grains », ou encore d'engendrer des phénomènes de cavitation, d'écoulements, de mélange, de pulvérisation, de dislocation, de diffusion et de transformation de phase [2]. En effet, lorsqu'un métal en fusion est soumis à une vibration élastique, il est a priori possible de « piloter » la structure de grains solidifiée, i.e. de modifier la direction de croissance et morphologie de la microstructure en cours de solidification. En perturbant ainsi les conditions de la solidification, alors, il est a priori envisageable de favoriser la formation de grains équiaxes, mais aussi de réduire la rugosité de surface, diminuer le nombre de défauts. Ce constat pose l'objectif de cette thèse qui vise à « façonner » des microstructures plus optimales en FA par vibration du bain de fusion et réaliser une inspection en ligne et hors ligne par méthode ultrasons-laser (UL). D'une part, le travail consistera à contrôler l'évolution microstructurale de pièce FA par vibration sans contact du bain de fusion (au CEA-DEN-LISL [3]). Ainsi, on cherchera à modifier les dynamiques du bain de fusion, par exemple perturbant l'effet Marangoni et déstabilisant la croissance dendritique dans la zone de solidification, à l'aide d'ondes élastiques induites par laser modulé ou impulsionnel. L'étude des paramètres de contrôle sera réalisée sur un banc d'essai à développer et instrumenter (caméras rapide, thermique ou Schlieren, et pyromètres) pour engendrer des « microstructures optimisées ». D'autre part, le travail (au CEA-DRT-LIST-LIC) consistera à inspecter en ligne la fabrication de tels échantillons par méthode UL (développement d'un système dédié). Ainsi, on cherchera à générer et détecter des ultrasons par laser dans le bain de fusion, pour suivre, par exemple, l'évolution du front de solidification, l'apparition de keyhole, la pénétration optique, etc. à l'aide des précurseurs acoustiques [4]. Des mesures de caractérisations ultrasonores, dans des conditions de laboratoires, seront également réalisées afin de déterminer les propriétés élastiques par UL en régime thermoélastique [5], que ce soit à l'aide d'ondes de surface ou des résonances ZGV (coefficient de Poisson locale, anisotropie, épaisseur), et autres méthodes CND disponible au LIST, que l'on pourra ensuite comparer aux images EBSD (méthode d'homogénéisation) et coupes métallurgiques. Des simulations par FDTD ou EF de la propagation d'ondes dans ces milieux rugueux et hétérogènes sera aussi envisagé. Références : [1] Zhao et al, Phys. Rev. X, 9, 02052, (2019), Wolff et al, Sci. Rep., 9, 962, (2019), Martin et al., Nat. Com., 10, 1987, (2019), Wei, Mazumder & DebRoy, Sci. Rep., 5, 16446, (2015). [2] G. I. Eskin & D. G. Eskin, ?Ultrasonic melt treatment of light alloy melts', 2nd edn, Boca Raton, FL, CRC Press, (2014), M. C. Flemings, ?Solidification processing', McGraw-HilI press, (1974), T.T. Roehling et al., Acta Materialia 128, 197, (2017), M.J. Matthews et al., Optics Express 25, 11788, (2017). [3] P. Aubry et al., J. Laser Appl., 29(2), (2017). [4] Walter & Telschow, QNDE, 15, (1996), Walter, Telschow & Haun, Proc COM, (1999), Carlson and Johnson, WJ, (1998), He, Wu, Li & Hao, Appl. Phys. Lett., 89, (2006). [5] Clorennec, Prada & Royer, Murray, Appl. Phys. Lett., 89, (2006), Laurent, Royer & Prada, Wave Motion 51(6), (2014), Laurent, Royer, Hussain, Ahmad & Prada, J. Acoust. Soc. Am. 137(6), (2015). Laboratoire d'Ingénierie des Surfaces et Lasers (LISL) Laboratoire Instrumentation et Capteurs (LIC)

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Spécification formelle des algorithmes d'apprentissage machine

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Laboratoire pour la Sûreté du Logiciel

Master 2 IA ou methodes formelles

SL-DRT-20-0764

zakaria.chihani@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

L'apprentissage machine, en particulier au moyen des réseaux de neurones artificiels, connaît actuellement une expansion impressionnante, pénétrant des domaines allant de l'aide à la conduite à l'assistance juridique ou médicale. Bien que bénéfique en apparence, cette révolution a de quoi inquiéter à mesure qu'elle s'approche d'une application concrète dans les logiciels critiques, car la fragilité de ces techniques d'apprentissage est exposée de plus en plus, notamment face aux perturbations malicieuses. Quelques travaux sont déjà en cours pour adapter les méthodes formelles, utilisées depuis des décennies dans le domaine des logiciels critiques, à ces nouvelles technologies. Cette thèse s'inscrit dans cette dynamique en s'intéressant à un composant primordial de la discipline de vérification et validation de logicielle: les spécifications formelles. En effet, là où les propriétés des logiciels traditionnels peuvent être exprimées de manière à être prouvées par divers outils informatiques, l'une des grandes difficultés des IAs est de spécifier formellement le comportement des systèmes. Ces travaux seront complémentaires à ceux déjà engagés dans notre laboratoire dans le domaine de la vérification des IAs.

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Conception et fabrication de composants à base d'alliage de GeSn pour la détection de gaz

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Capteurs Optiques

école d'ingénieur ou master en physique fondamentale, physique du solide, optique, optoélectronique ou photonique.

01-10-2020

SL-DRT-20-0776

vincent.reboud@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Au sein du Département Optique et Photonique, le Laboratoire de Capteur Optique est un leader mondial dans le développement et la fabrication de composants photoniques Silicium (ou CMOS) pour la détection de gaz dans l'infra-rouge. La photonique sur silicium avec des circuits intégrés CMOS offre des capacités en rupture. Ces circuits optiques donnent la possibilité de mesurer l'environnement extérieur tout en permettant une miniaturisation à l'échelle micrométrique. Aucune source lumineuse intégrée CMOS n'existe actuellement malgré les énormes efforts de la communauté depuis plusieurs années. Afin de contourner ces lacunes, l'industrie aujourd'hui développe des solutions de rechanges comprenant le collage de matériaux III-V. De nombreux défis existent pour réaliser l'hybridation hétérogène de lasers III-V afin de fournir des lasers pour la plateforme photonique silicium moyen infra-rouge. D'autres voies à base de Germanium sont en train d'émerger suite aux premières démonstrations de l'effet laser. Ces nouvelles voies pourront mener à la création d'une plateforme photonique Germanium/Silicium compatible CMOS. Dans ce cadre, les équipes du CEA font actuellement partis des quelques leaders mondiaux ayant démontré un effet laser à basse température dans des cavités optiques en GeSn à très forte concentration de Sn. L'enjeu actuel est maintenant d'améliorer la qualité des matériaux, d'induire des contraintes dans ces matériaux pour contrôler leurs diagrammes de bandes afin d'augmenter la plage en température de fonctionnement laser, d'injecter et de confiner efficacement les porteurs dans les hétérostructures. Les composants développés pourraient être dédiés à des applications dans le domaine des capteurs infrarouges et dans le domaine des communications optiques sur puces pour permettre de dépasser les limitations des interconnections métalliques entre, par exemple, processeurs / mémoires.

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Fabrication de structures asymétriques 3D appliquée à la mise en forme de lumière visible

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Gravure

Master 2 et/ou Ecole ingénieur sciences des matériaux, optique

01-09-2020

SL-DRT-20-0781

slandis@cea.fr

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

L'introduction de la réalité augmentée, en particulier sur des systèmes optiques portatifs tels que les lunettes, nécessitent la fabrication de réseaux de diffractions spécifiques permettant de générer des images immersives dans un volume très restreints. Une de leurs spécificités est qu'ils présentent une géométrie dissymétriques (flancs inclinés) les rendant tout particulièrement compliqués à fabriquer avec les procédés standards utilisés pour les micro systèmes et la microélectronique.

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Informatique quantique pour applications logistiques et industrielles

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Labo. ingénierie des langages exécutables et optimisation

Master / Computer Science Engineering / Mathematics

01-03-2020

SL-DRT-20-0791

florian.noyrit@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

L'informatique quantique semble prometteuse pour résoudre des problèmes algorithmiques que l'informatique classique ne peut résoudre en raison de leur complexité. Cependant, malgré ses promesses et le développement récent des technologies quantiques, les applications industrielles de l'informatique quantique sont jusqu'à présent limitées. Néanmoins, les développements récents de certains algorithmes quantiques (par exemple, Variational Quantum Eigensolver [1], Quantum Approximate Optimization Algorithm [2]), fonctionnant sur des dispositifs existants ou à venir (NISQ - Noisy Intermediate-Scale Quantum) [3], suggèrent de nombreuses opportunités pour des applications à court/moyen terme pour résoudre certains problèmes d'optimisation. La logistique et l'ingénierie industrielle sont des domaines d'application qui proposent des problèmes d'optimisation (ordonnancement, planification, routage?) complexes à résoudre par algorithmique classique. Certaines analyses théoriques et expériences préliminaires [4] ont déjà permis d'identifier des pistes d'applications viables pour les techniques d'informatique quantique. Toutefois, comme il s'agit d'un sujet de recherche vivant, les connaissances sur ces sujets sont dispersées, instables (de nouveaux algorithmes sont proposés fréquemment), parfois spéculatives et pas encore généralisées. Nous proposons donc d'explorer l'application des techniques récentes d'informatique quantique (notamment les algorithmes hybrides et compatibles NISQ) à certains problèmes d'optimisation issus de nos projets industriels. Les objectifs de ce travail de recherche seront les suivants: ? Sélectionner des problèmes d'optimisation pertinents parmi nos projets en cours ou passés dans les domaines de la logistique et de l'ingénierie industrielle. ? Sélectionner des algorithmes quantiques applicables à ces problèmes à partir de l'état de l'art et la pratique et les mettre en ?uvre. ? Adopter ou concevoir un cadre d'analyse comparative qui puisse évoluer avec les progrès dans le domaine de l'optimisation basée sur l'informatique quantique : optimisation en temps de calcul, taille des problèmes, dimension de la machine, ... ? Evaluer la viabilité technique à travers des expériences concrètes. L'évaluation visera notamment à analyser les facteurs d'applicabilité tels que les propriétés de convergence des algorithmes, l'impact de la formulation du problème sur l'efficacité, l'influence de l'architecture matérielle. Plus généralement, l'évaluation doit donner des indications sur les seuils qualitatifs ou quantitatifs (nombre de qubits [5], connectivité, bruit?) qui rendent l'algorithme viable sur les périphériques NISQ (existants ou à venir). ? Proposer et développer des solutions pour rendre viable les algorithmes. Par exemple en adaptant ou étendant les algorithmes, en proposant des réécritures des formulations des problèmes, en mettant en ?uvre un flot de compilation particulier, en adaptant l'architecture de la plateforme d'exécution... Ce travail implique l'accès à des dispositifs d'informatique quantique réels ou émulés pour exécuter les expériences. Des expériences devraient être menées sur diverses plates-formes. [1] A variational eigenvalue solver on a photonic quantum processor, Peruzzo et Al., 2013 [2] A Quantum Approximate Optimization Algorithm, Edward Farhi and Jeffrey Goldstone and Sam Gutmann, 2014 [3] Quantum Computing in the NISQ era and beyond, John Preskill, 2018 [4] Quantum Computing Algorithms for optimised Planning & Scheduling (QCAPS), Dr Roberto Desimone et Al. 2019 [5] Guerreschi, G. G., & Matsuura, A. Y. (2019). QAOA for Max-Cut requires hundreds of qubits for quantum speed-up. Scientific reports, 9(1), 6903. On attend du candidat des connaissances dans un ou plusieurs des domaines suivants : ? Information et calcul quantique ? Optimisation combinatoire ? Algèbre linéaire ? Complexité algorithmique

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Apprentissage par Transfert et Transport Optimal appliqués au pilotage de procédés de fabrication additive

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Science des Données et de la Décision

Master 2 ou Diplôme d'ingénieur en Maths Appliquées, Data Sciences, Traitement du Signal

01-10-2020

SL-DRT-20-0792

fred-maurice.ngole-mboula@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Le but de cette thèse est d'explorer les apports possibles du transport optimal au domaine de l'apprentissage automatique qu'est l'apprentissage par transfert selon trois axes : - la construction d'un critère de transférabilité de la connaissance entre une tâche source et une tâche cible à partir d'une caractérisation de la régularité du plan de transport optimal entre les distributions des données associées aux tâches source et cible ; - l'intégration d'a priori sur la similarité des tâches via la métrique de "terrain" utilisée pour calculer le plan de transport optimal entre les distributions des données associées aux tâches source et cible ; - l'application du barycentre de Wasserstein à l'apprentissage multi-tâches. Ces travaux pourront s'appliquer à différents problèmes pratiques ayant fait l'objet de travaux au sein du laboratoire, notamment la fabrication additive. Une version plus détaillée du sujet de thèse est consultable via le lien suivant : https://drive.google.com/file/d/1TmoIYeK9RKRWV7aHFGeqY48tpobuBJeB/view?usp=sharing

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Modulation optique de phase par effet Pockels dans le Silicium contraint

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Intégration Photonique sur Silicium

Bac+5 Master/Ingénieur en physique du semi-conducteur, matériaux, photonique

01-09-2020

SL-DRT-20-0798

leopold.virot@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

L'utilisation du silicium pour la photonique a été identifiée comme un moyen de surmonter les limitations des interconnexions et de leur efficacité, mais aussi comme une plateforme versatile pouvant adresser les nouvelles problématiques rencontrées dans les applications de type Lidar et photonique quantique. Cependant, la possibilité d'effectuer une modulation optique rapide en phase pure n'a pas été adressée. Le silicium étant un matériau centrosymétrique, il ne présente pas de non-linéarités optiques du second ordre (aucun effet Pockels et aucune conversion de longueur d'onde). Néanmoins il a été démontré théoriquement et expérimentalement qu'en appliquant une contrainte mécanique dans le silicium, sa centrosymétrie peut être brisée, conduisant à présenter de telles non-linéarités du second ordre. Des preuves de concept récentes ont été démontrées avec une modulation à 20 GHz basée sur l'utilisation de couches de contrainte en nitrure de silicium déposées par PECVD sur du silicium. L'objectif de cette thèse sera d'améliorer l'effet Pockels dans des guides d'onde Silicium et atteindre des performances proches de ce qui peut être obtenu avec le LiNbO3. Cette activité de recherche inclura une étude théorique fine des phénomènes mis en jeu et comment les contrôler, ainsi que des simulations électro-optiques afin d'évaluer les performances de ces dispositifs et optimiser le recouvrement entre le champ de contrainte et le mode optique dans le guide d'onde ; La conception et la fabrication de modulateurs de phase optimisés pour maximiser l'effet Pockels dans les guides d'onde silicium ; des caractérisations en DC et RF de composants opto-électroniques basé sur les non-linéarités du second ordre (effet Pockels).

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Simulation des défauts de fabrication des cellules des piles à combustible PEMFC

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Modélisation multi-échelle et suivi Performance

Master 2 informatique, physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0799

pascal.schott@cea.fr

Solutions avancées pour l?hydrogène et les piles à combustible pour la transition énergétique (.pdf)

La diminution du coût des piles PEMFC reste encore un des principaux objectifs pour atteindre une commercialisation importante de cette nouvelle technologie pour la transition énergétique. La fabrication des assemblages membrane électrode (AME) doit également être optimisé pour atteindre des larges volumes de fabrication avec une haute qualité. Des outils de diagnostics en ligne développés par le NREL (National Renewable Energy Laboratory), permettent d'évaluer la qualité de la fabrication des électrodes. Ces méthodes permettent de détecter les défauts et irrégularités dans les électrodes fabriquées par des méthodes de type R2R (Roll-to-Roll). Néanmoins, ces méthodes ne permettent pas de comprendre l'impact de ces défauts et irrégularités sur la durée de vie des AME. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la compréhension et la prédiction de la durée de vie sur des AME comportant des défauts ou des irrégularités, comme par exemple des trous ou des zones d'amincissement dans la membrane. La plateforme MUSES de modélisation multiphysique et multiéchelle du CEA sera couplée à des analyses statistiques sur la base de données des essais expérimentaux du NREL. En particulier les points suivant seront adressés par simulation : ? Impact des défauts (trous dans la membrane, dégradation du catalyseur, distribution non uniforme du catalyseur), sur les performances ; ? Impact des défauts sur la durée de vie ; ? Prédiction de la probabilité de défauts à partir d'une analyse de sensibilité des modèles et de la base expérimentale La thèse sera localisée au CEA Grenoble, avec plusieurs missions de plusieurs mois au NREL, au Colarado USA, à prévoir.

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Développement d'une méthode innovante de détermination des propriétés thermomécaniques des couches minces. Application à la conception et à la fabrication d'un dispositif microélectronique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Propriétés des Matériaux et Structures

Ingénieur ou master 2 mécanique et/ou matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0804

lionel.vignoud@cea.fr

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

Cadre et contexte : la conception et la fabrication des dispositifs microélectroniques nécessitent de connaître l'évolution des propriétés thermomécaniques des matériaux constitutifs des composants. A partir de mesures expérimentales, de traitement des données (MATLAB) et d'outils de simulation, nous proposons de développer une méthode innovante d'identification du module E et du coefficient de dilatation thermique a des couches minces. Nous appliquerons ces travaux à la fabrication d'un dispositif microélectronique. Travail demandé : le doctorant venant d'une formation ingénieur ou master 2 mécanique et/ou matériaux, sera formé et devra maîtriser à la fois les techniques de mesures expérimentales utilisées pour caractériser les matériaux (en environnement salle blanche) et les outils d'analyse, de dépouillement et de calcul que nous utiliserons dans le cadre de cette étude. Il travaillera sur la conception, la fabrication et la fiabilisation de dispositifs microélectroniques avec différentes équipes du LETI et d'ST Microélectronique. L'objectif est de limiter la déformation des composants, d'optimiser les étapes de fabrication et enfin, de fiabiliser les dispositifs.

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Fonctionnalisation antimicrobienne de nanostructures par dépôt chimique phase vapeur par polymérisation amorcée in situ

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Chimie, Capteurs et Biomatériaux

M2 chimie des matériaux, chimie des polymères

01-10-2020

SL-DRT-20-0814

guillaume.nonglaton@cea.fr

Technologies pour la santé et l?environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

La réalisation de surfaces antimicrobiennes et limitant l'encrassement biologique (ou antibiofouling), sans antibiotique et sans nanoparticules par chimie verte est toujours un challenge malgré les besoins d'un nombre croissant d'applications notamment dans le domaine hospitalier et plus précisément pour les dispositifs médicaux implantés. Le nombre de patient infectés chaque année par des maladies nosocomiales est toujours trop important et les infections liées aux dispositifs médicaux implantés restent un problème encore non résolu. La limite des solutions actuelles est leur durée de vie très faible et leur encrassement rapide par génération de biofilm. Des revêtements bio-inspirés constitués de polymères portant des fonctions antimicrobiennes, antibiofouling ou commutables sont de plus en plus étudiés par la communauté scientifique. Mais ces revêtements sont encore difficilement réalisables par chimie verte sur des surfaces structurées par les techniques de dépôt conventionnelles. Le dépôt chimique en phase vapeur par polymérisation amorcée in situ ou initiated Chemical Vapor Deposition (iCVD) est une technique originale permettant de réaliser des revêtements de surface polymériques sur des surfaces micro structurées tout en conservant les fonctions chimiques des polymères. L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité du dépôt par iCVD de polymères bioinspirés ayant une double fonction commutable antimicrobienne et antibiofouling sur des nanostructures. Le candidat recherché devra avoir un profil d'ingénieur chimie des matériaux, polymériste (microbiologie serait un plus) avec M2 Chimie des matériaux, chimie des polymères appliqué au domaine de la santé.

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Dopage de couches minces de SiGe par recuit laser nanoseconde : Amélioration des procédés, caractérisation et simulation numérique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ingénieur ou Master2 en physique des semiconducteurs ou science des matériaux

01-04-2020

SL-DRT-20-0817

sebastien.kerdiles@cea.fr

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

Le CEA-LETI a récemment installé dans ses salles blanches un équipement de recuit par faisceau laser ultraviolet d'impulsion de quelques dizaines de nanosecondes. Ce traitement thermique novateur est capable d'atteindre de très hautes températures pendant des durées extrêmement courtes si bien que l'échauffement est limité à quelques centaines de nanomètres de profondeur. En raison de ces caractéristiques exceptionnelles, ce procédé par laser nanoseconde est pressenti comme la prochaine génération de recuit en microélectronique avec de fortes retombées attendues sur la fabrication de composants CMOS avancés, de mémoires ou encore de microsystèmes (MEMS). Dans le cadre d'un programme européen de recherche (MUNDFAB, avec des laboratoires partenaires basés en Allemagne, en Autriche, en Italie et en Pologne), le CEA-LETI et le CNRS-LAAS proposent conjointement un travail de thèse visant à développer, optimiser et simuler des procédés de dopage de films minces de SiGe par recuit laser nanoseconde. Pour atteindre cet objectif, le doctorant combinera de l'expérimentation en salle blanche, des caractérisations électriques physico-chimiques et structurales ainsi que des simulations numériques multi-physiques. Ce travail de recherche sera focalisé en particulier sur l'étude de l'activation de dopants introduits dans les couches minces directement lors de leur épitaxie ou par implantation ionique, y compris pour de très fortes concentrations et de très faibles épaisseurs. Le doctorant sera amené à identifier les limites du recuit laser nanoseconde. Des solutions technologiques seront recherchées pour maîtriser notamment la qualité cristalline des films soumis au recuit laser nanoseconde, la ségrégation des dopants et du germanium ainsi que la rugosité de surface. Ayant des bases solides en physique des semi-conducteurs, en science des matériaux et en microélectronique, le futur doctorant devra aimer le travail en équipe, être rigoureux et créatif, et enfin avoir l'esprit de synthèse.

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Effet du dopage et du confinement sur la formation de siliciures de titane par recuit laser nanoseconde. Application aux contacts pour imageurs avancés

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ingénieur ou Master2 en physique des semiconducteurs ou science des matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0821

sebastien.kerdiles@cea.fr

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

Les technologies imageurs basées sur des composants silicium sont très présentes dans différentes applications de la vie quotidienne comme la téléphonie, la détection et l'automobile. De nombreuses améliorations technologiques ont permis une diversification accrue de ces composants et un essor de leur utilisation. Aujourd'hui, dans les zones du capteur optique, dite pixel, les prises de contact sur le substrat dopé sont réalisées par l'intermédiaire d'un siliciure de Ti, TiSi. La formation de ces contacts est basée sur une intégration dite « salicide last » c'est-à-dire que la siliciuration, réaction en phase solide entre un métal et le substrat de Si, se fait après les étapes de photolithographies pour réaliser le plot de contact. La résistance de ces « contacts TiSi » est très élevée actuellement et présente une forte dispersion. Grâce à des développements récents, de fortes améliorations ont été démontrées en combinant des dépôts Ti/TiN optimisés et un nouveau traitement thermique disponible au LETI, le recuit laser nanoseconde. La thèse proposée vise à étoffer et comprendre ces bons résultats. Il s'agit d'une collaboration entre l'IM2NP (Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence) à Marseille, le département des plateformes technologiques (DPFT) du CEA-LETI à Grenoble et le centre R&D de STMicroelectronics à Crolles. L'objectif principal de cette thèse est d'intégrer et d'optimiser ce type de procédés innovants pour les contacts TiSi des technologies imageurs avancées en cours de développement à STMicroelectronics Crolles. Un premier axe fort de la thèse consistera à étudier les effets du dopage et de la nature du substrat sur la formation de TiSi2. Des zones actives de type P+ et en silicium poly-cristallin seront notamment explorées à l'aide de mesures de résistance carrée, de diffraction de rayons X et de sonde atomique tomographique. Des conditions optimales de formation du contact en pleine plaque seront déterminées. Dans un second temps, l'impact du confinement spatial sera examiné à l'aide de plaques de production. Enfin, l'objectif est de proposer une intégration innovante sur des plaques de production avec le recuit laser nanoseconde combiné aux conditions optimales déterminées auparavant. Les véhicules tests feront l'objet de caractérisations électriques et optiques.

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Recyclage des polymères fluorés contenus dans les nouvelles technologies pour l'énergie (NTE)

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Eco-procédés et EnVironnement

Master 2 sciences des matériaux, chimie

01-10-2019

SL-DRT-20-0825

emmanuel.billy@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

Les polymères fluorés sont aujourd'hui très largement utilisés pour leur propriété de résistance mécanique et chimique et leur durabilité. Les polymères sont incontournables dans le champ des NTE comme les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (membrane Nafion dans les PEMFC), les batteries (PVDF aux électrodes), ou les panneaux photovoltaïques (EVA à l'interface verre cellule). Avec l'avènement des technologies décarbonées la question du recyclage est devenue centrale pour la mise sur le marché de ces technologies. Historiquement, les procédés de recyclage ont été conçus pour le traitement de différentes technologies et le traitement de grands volumes. Ceci a conduit à la mise en place de procédés pyrométallurgiques (haute température) qui sont robustes, mais destructifs et non sélectifs. Dans un contexte contraint par les enjeux stratégique, législatif (taux de recyclage) et environnementaux, il est nécessaire de recycler « plus » et « mieux ». Cette thèse vise à la recherche de nouvelles voies humide ou sèche pour le traitement de composés fluorés. L'utilisation des liquides ioniques pour la solubilisation des polymères sera une voie privilégiée. Leurs propriétés physico-chimiques intrinsèques (pas ou très peu volatils, inflammables et durables), en font des candidats tout désignés pour surmonter les problématiques de sécurité et d'environnement. Le travail de thèse s'articulera en 3 volets. Dans un premier temps, un état de l'art sera réalisé pour l'évaluation des procédés conventionnels et des milieux pour le traitement des composés fluorés. L'état de l'art se resserrera sur les polymères fluorés utilisés dans le champ des nouvelles technologies pour l'énergie (NTE). Une seconde partie traitera de la chimie des polymères et des solvants pour satisfaire à la mise en solution et récupération des polymères par voie humide et sèche. Une troisième partie à caractère fondamental, visera à lier les résultats macroscopiques aux évolutions structurales des polymères.

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Méthodes de time-stepping non-régulières pour le contact frottant en présence de non-linéarités géométriques

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire de Simulation Interactive

Master 2 en mathématiques appliquées et/ou analyse numérique

01-09-2020

SL-DRT-20-0826

xavier.merlhiot@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

La simulation de la dynamique des systèmes multi-corps avec contacts intermittents possède plusieurs domaine d'applications, allant de l'ingénierie de la conception de produits industriels (disjoncteurs, mécanismes d'horlogerie...) au développement de simulateurs temps-réel de systèmes complexes (robots télé-opérés évoluant en milieu hostile, levages offshore, prototypage de processus d'assemblage dans l'industrie manufacturière...) en passant par l'étude des milieux granulaires. Même si des méthodes numériques issues de la mécanique non-régulière permettent aujourd'hui d'aboutir globalement à des simulations robustes et performantes de tels systèmes, un certain nombre de cas d'application atteignent les limites des schémas actuels et des solveurs associés. Notamment, il est fréquent qu'il soit nécessaire d'invoquer des modèles de frottement sec au contact du type frottement de Coulomb, en présence d'inévitables non-linéarités dans la cinématique des contacts. En effet, ces non-linéarités peuvent provenir non seulement de la courbure des surfaces en contact, mais aussi de non-linéarités intrinsèques aux cinématiques de mouvement relatif des solides, en particulier en présence de grandes rotations. Cette thèse a pour objectif de dépasser les limites actuelles des méthodes numériques dans ce type de situation, en proposant de nouveaux schémas numériques ainsi que des solveurs adaptés aux contraintes applicatives. Dans ce sens, une attention particulière sera portée sur la robustesse des méthodes proposées (comportement énergétique, solvabilité des systèmes algébriques construits, etc.) ainsi que sur l'efficacité globale des méthodes (niveaux de performance atteignables, possibilités de parallélisation, applicabilité à des contextes de simulation temps-réel).

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Etude de la vulnérabilité des systèmes électroniques de type objet connecté contre les agressions électromagnétiques induites

Département Systèmes (LETI)

Centre d'Evaluation de la Sécurité des Technologies de l'Information

Master elctromagnétisme, électronique analogique

01-09-2020

SL-DRT-20-0830

Cybersécurité : hardware et software (.pdf)

Dans le domaine de l'évaluation des systèmes matériels, le CESTI-Leti évalue leurs résistances vis-à-vis des attaques en perturbation via les techniques classiques (glitch de tension, glitch d'horloge, perturbation par effet photoélectrique, perturbation par effet électromagnétique). Les techniques habituelles permettent d'injecter des fautes sur la cible avec beaucoup de précision mais nécessitent généralement un accès physique privilégié au produit pour être au plus près de la zone à perturber, ce qui n'est pas toujours réaliste. En effet, la technique de perturbation électromagnétique actuellement utilisée au CESTI-Leti nécessite de mettre une bobine à moins de 1mm du produit et à faire passer plusieurs centaines d'ampères pendant une très courte période. Le CESTI souhaite donc développer une méthode de perturbation à distance basée sur l'injection d'ondes électromagnétiques. De son côté le CEA-DAM de Gramat a une longue expertise sur la susceptibilité des systèmes électroniques aux agressions d'origine électromagnétique et aimerait utiliser cette expertise pour évaluer la vulnérabilité d'un système communicant électronique (type objet connecté) vis-à-vis d'une agression électromagnétique. Objectifs Les travaux s'inscriront dans le prolongement de travaux effectués au CEA-DAM de Gramat sur la vulnérabilité des systèmes électroniques au rayonnement électromagnétique qui ont prouvé leur efficacité sur le plan du déni de service temporaire et définitif. ? Il s'agira tout d'abord de faire le lien entre une technologie permettant de perturber un système électronique de façon macroscopique (déni de service) et les technologies couramment utilisées aux CESTI-Leti qui permettent une action plus ciblée. ? Puis il s'agira de développer un démonstrateur de laboratoire permettant de mener des attaques en perturbation sur un objet connecté à une distance de quelques centimètres tout en minimisant la puissance requise pour perturber la cible. Déroulement de la thèse La première partie sera consacrée à une revue de la bibliographie sur les effets des perturbations électromagnétiques sur les systèmes électroniques et l'étude les différents moyens d'émission des perturbations électromagnétiques. Dans la deuxième partie des travaux, les différents moyens sélectionnés seront testés contre différentes cibles représentatives d'objets connectés. Il sera alors nécessaire de mesurer l'impact des perturbations sur les différents systèmes et d'en déduire un modèle. La dernière partie sera consacrée au développement d'un générateur de puissance réduite garantissant la sécurité de personnel se trouvant à proximité. Le Leti mettra à disposition les plateformes à évaluer ainsi que le support pour réussir à exploiter les perturbations pour mener une attaque complète sur un objet connecté. Le centre CEA-DAM de Gramat mettra à disposition ses plateformes d'essais permettant de générer des fautes via les rayonnements électromagnétiques ainsi que son savoir-faire sur le domaine qui permettra de développer un prototype adapté aux besoins des expérimentations.

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Cristal optomécanique couplé à un SAW pour une conversion de fréquence micro-onde Infrarouge

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

le candidat devra posséder une formation en physique générale (quantique) et appliquée, idéalement en nanotechnologies. Une connaissance de la physique des semi-conducteurs, en optique IR et micro-onde serait un plus.

01-10-2020

SL-DRT-20-0832

guillaume.jourdan@cea.fr

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

Les plateformes de calcul quantique les plus prometteuses aujourd'hui fonctionnent à très basse température aux fréquences micro-ondes alors que les réseaux de télécommunication capables de préserver l'information dans des états non classiques (superposition, intrication) utilisent entre autres des photons infrarouges (IR) à température ambiante. Les moyens de conversion de fréquence actuels offrent des efficacités de conversion médiocres (10-6), qui les rendent inutilisables pour traiter de l'information quantique. Un convertisseur micro-onde optique de très haute efficacité constitue un jalon essentiel pour relier ces deux domaines fréquentiels et donner naissance à un véritable réseau de calculateurs quantiques distribués (quantum internet). Le sujet de thèse proposé vise à développer un tel convertisseur en exploitant les propriétés de couplage multi échelles des nano résonateurs mécaniques. Des premières briques technologiques ont récemment été réalisées avec des systèmes couplés mécanique/IR ou mécanique/micro-onde en régime quantique. Il s'agit ici de concevoir un cristal optomécanique couplé à un résonateur IR. Le cristal optomécanique fonctionnant à des fréquences micro-ondes (GHz) sera actionné avec l'aide d'un SAW (surface Acoustic Wave) alimenté par une onde micro-onde. Ce type de système offre un très faible taux d'insertion de bruit classique dans le processus de conversion. Le dépôt d'AlN sera effectué dans la salle blanche du Leti, puis les étapes ultérieures pourront être poursuivies à la PTA (salle blanche académique) qui offre plus de souplesse en terme de procédé de fabrication. Une collaboration est en place avec l'institut Néel (CNRS) à Grenoble pour caractériser ces dispositifs à ultra basse température (<100mK). Les dispositifs pourront ainsi être testés et comparés aux performances attendues. Il faudra ensuite faire un retour sur la modélisation et le design à partir des mesures afin d'assurer la compréhension de tous les phénomènes.

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Construction systématique et interprétation de modèles de fuites électromagnétiques pour des processeurs embarqués

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

Bac +5 Microélectronique ou mathématique

01-10-2020

SL-DRT-20-0838

maxime.lecomte@cea.fr

Cybersécurité : hardware et software (.pdf)

Les attaques par canaux auxiliaires ou side-channel consistent à mesurer l'activité physique émise par un circuit (processeur, micro contrôleur ou accélérateurs cryptographique) dans le but d'en extraire des secrets. La consommation du circuit ou le champ électromagnétique émis sont les phénomènes les plus couramment exploités. Avec le développement de l'Internet des objets (IoT), de plus en plus de systèmes sont exposés à ces attaques. Malheureusement, intégrer des contremesures (logicielles ou matérielles) contre de telles attaques est extrêmement couteux. C'est pourquoi, il est essentiel d'avoir une idée précise des fuites side-channel aussi tôt que possible dans les phases de conception. D'une part pour cibler les contremesures sur les zones critiques et d'autre part pour avoir une vision réaliste des fuites dans le but d'automatiser l'application de contremesures. Cette thèse porte sur l'exploration des modèles de fuites électromagnétiques et des différentes manières de les interpréter. L'objectif général de ces travaux est de modéliser les fuites d'un processeur à partir de son état à différents niveaux d'abstractions : Register Transfert Level (RTL), micro-architecture ou encore au niveau simulateur de jeu d'instruction (ISS). Le laboratoire LSOSP du CEA-LETI où se déroulera la thèse a une forte expérience sur les mesures physiques et déjà effectué des recherches préliminaires sur le sujet. Le candidat partira donc de ces résultats et sera amené à effectuer des mesures physiques sur circuit et à manipuler différent modèles logiques afin d'en créer un modèle de fuite précis.

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Conception d'un imageur intelligent en technologie d'intégration 3D embarquant des fonctions de traitement par réseau de neurones

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Adéquation Algorithmes Architecture

master recherche systèmes embarqués

01-10-2020

SL-DRT-20-0855

stephane.chevobbe@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

La technologie d'intégration 3D permet d'envisager sérieusement la réalisation de capteurs d'images par empilement de couches successives et ainsi proposer des imageurs intelligents couplant une couche capteur à des éléments de calcul complexe. Par ailleurs, l'avènement des réseaux de neurones profond a permis de faire des gains en performances très importants, notamment dans le domaine du traitement d'image. Un grand nombre de recherches tentent de proposer des architectures embarquées efficaces pour l'exécution de réseaux de neurones. Dans ce contexte la réalisation des fonctions de calcul permettant l'exécution de réseaux de neurones au sein d'un imageur intelligent est une voie de recherche particulièrement prometteuse. Dans cette proposition de thèse nous souhaitons étudier d'un point de vue architectural l'apport des technologies d'intégration 3D dans un imageur intelligent intégrant des fonctions de traitements par réseaux de neurones. Dans cette proposition de thèse nous souhaitons étudier d'un point de vue architectural l'apport des technologies d'intégration 3D dans un imageur intelligent intégrant des fonctions de traitement par réseaux de neurones. Nous focaliserons cette étude principalement sur les réseaux de neurones profonds, cependant d'autres types de réseaux de neurones pourront être évalués. La contribution architecturale attendue de cette thèse est l'étude et la conception d'une architecture de calcul efficace et basse consommation répondant aux fortes contraintes imposées par les réseaux de neurones profonds, à savoir le besoin d'une grande puissance de calcul très régulière et le très grand besoin en mémoire

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Diodes verticales suspendues pour la détection LWIR

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Imagerie thermique et THz

Physique du semiconducteur, physique des matériaux, microélectronique

01-09-2020

SL-DRT-20-0856

patrick.leduc@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Les détecteurs thermiques non refroidis absorbent le flux infrarouge pour des longueurs d'onde de 7µm à 14µm. Cette bande spectrale correspond à une fenêtre de transmission atmosphérique et au maximum d'émission d'un corps noir à 300K, ce qui permet de mesurer des variations de température inférieures à 100mK dans la scène imagée. Le principe de fonctionnement des microbolomètres repose sur la mesure de température d'une membrane suspendue absorbant le flux infrarouge. Le transducteur thermique est l'élément sensible du microbolomètre qui détermine son rapport signal sur bruit et donc la performance du pixel bolométrique. Ces dernières années, la miniaturisation des technologies de microbolomètres a permis d'atteindre des tailles de pixels de 12µm et s'est accompagnée d'une réduction du cout de fabrication. Cependant la technologie actuelle atteint ses limites et permet difficilement de réduire la taille du pixel. L'objet de la thèse est l'étude d'une technologie en rupture pour la fabrication des microbolomètres. Contrairement aux filières classiques, qui utilisent des thermsistors pour la transduction thermique, on se propose d'évaluer une filière originale à base de diodes verticales suspendues. Le sujet portera sur la caractérisation et la modélisation des performances d'un tel dispositif.

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Développement de détecteurs de photons uniques supraconducteurs et de circuits de réception pour les communications quantiques

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Intégration Photonique sur Silicium

Master 2 ou école d'ingénieur physique,electronique, photonique

01-10-2020

SL-DRT-20-0859

segolene.olivier@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Le traitement quantique de l'information devient un enjeu majeur pour notre société avec le développement d'ordinateurs quantiques, capables de résoudre des problèmes complexes bien plus rapidement qu'un ordinateur classique, et de communications quantiques offrant une sécurité absolue, non vulnérable à la puissance de calcul. Le développement de technologies intégrées est essentiel pour pouvoir déployer des systèmes quantiques compacts et à faible coût à grande échelle. Le CEA-Leti a développé depuis plusieurs années une plateforme de photonique sur silicium permettant de fabriquer des composants et circuits intégrés pour des applications diverses comme les telecom/datacom, les lidars et plus récemment les communications quantiques. L'objectif de cette thèse est dans un premier temps de concevoir, fabriquer en salle blanche et caractériser une nouvelle génération de détecteurs quantiques supraconducteurs intégrés sur silicium, capables de détecter des photons uniques avec une efficacité supérieure à 90%. Dans un second temps, ces détecteurs seront ensuite intégrés dans des circuits de communications quantiques sécurisées. Cette thèse bénéficiera de collaborations avec des laboratoires de recherche fondamentale en France et en Europe.

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Gestion réseau avancée pour le contrôle du redéploiement temps-réel d'une infrastructure réseau mobile sous contraintes de performance des flux de données

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire Systèmes Communiquants

BAC+5 : Master ou Ingénieur télécom, réseaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0865

Michael.Boc@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

La digitalisation des industries s'accompagne généralement de problématiques d'apport d'infrastructures de communication sans-fil haut-débit directement sur les chantiers et sites de production. Toutefois, ce type de déploiement est aujourd'hui rendu extrêmement difficile par les contraintes qu'imposent ces environnements. Pour répondre à ces contraintes, nous nous intéressons dans le cadre de cette thèse à accroitre les capacités de reconfiguration en temps-réel de l'infrastructure sans-fil en considérant une gestion orientée SDN du réseau. Cette gestion doit permettre de gérer la mobilité de l'infrastructure comme un degré de liberté supplémentaire ? tel un paramètre modifiable - afin d'assurer/améliorer les performances des flux de données. Cette capacité devrait apporter deux avantages clés : 1) d'une part ne plus avoir à recourir à une phase de planification de déploiement longue et coûteuse et 2) d'autre part être capable de mettre en place de nouvelles stratégies de reconfiguration plus fines du réseau permettant d'accroitre son niveau de performance global à tout moment. La mobilité de l'infrastructure pourrait être apportée par des robots mobiles pilotables à travers un protocole SDN et portant certains des équipements du réseau. Dans le cas d'une opération de démantèlement nucléaire par exemple, nous pourrions considérer l'infrastructure comme étant composée d'une flotte de robots mobiles (terrestres ou aériens) dont la mobilité serait pilotée par un système SDN de gestion de réseau afin d'assurer la connectivité et les performances de robots de démantèlement pilotés à distance par des téléopérateurs. L'objectif du travail de thèse proposé consiste à définir un système de gestion réseau avancée et centralisée pour le contrôle du redéploiement temps-réel d'une infrastructure réseau mobile sous contraintes de performance des flux de données. Ce système devra être capable 1) d'identifier quand un changement topologique devient pertinent au regard des types de problèmes de performance des flux de données et des limites des solutions existantes d'optimisation réseau, 2) de définir et de piloter le redéploiement de l'infrastructure pour améliorer les performances de ces flux de données.

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Techniques de codage optimisés pour la conception d'accélérateurs matériels de réseaux de neurones profonds

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Adéquation Algorithmes Architecture

Diplôme ing./M2 avec notions de machine learning

01-09-2020

SL-DRT-20-0869

johannes.thiele@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Les approches par réseaux de neurones artificiels ont permis une amélioration importante des performances dans de nombreux domaines tels que la classification, la segmentation, etc. L'efficacité de cette approche n'étant plus à démontrer le nombre d'applications envisagées est en pleine croissance. Cependant, du à leurs complexités calculatoires et à leur besoin mémoire, ces réseaux sont difficilement portable dans des applications embarquées faible puissance. Pour améliorer le portage sur plateforme embarqué, de nombreux travaux de recherche ont abouti sur différentes techniques permettant de réduire l'empreinte mémoire et calculatoires d'un réseau de neurones artificiels: Réduction de nombre de paramètre, quantification numérique, etc. Cette thèse veut pousser plus loin l'optimisation des réseaux en travaillant sur le codage de l'information. Cette thèse propose d'explorer une nouvelle méthode en travaillant directement sur la manière de coder l'information au sein du réseau de neurones. Cette méthode de codage aurait pour finalité d'unifier deux modèles de codage existant: modèle vectoriel et modèle impulsionnel, tout en gardent en perspective d'une implémentation matériel.

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Vers des algorithmes post-quantiques efficaces. Exploration de la cyber-sécurité embarquée

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire composants logiciels pour la Sûreté et la Sécurité des Systèmes

Master Cryptographie / Mathématique appliquées

01-09-2020

SL-DRT-20-0870

malika.izabachene@cea.fr

Cybersécurité : hardware et software (.pdf)

Plusieurs formes d'attaques sur les sytèmes cyrptographiques utilisés imposent d'augmenter la taille des clés des shémas actuels. Aussi, la menace de l'ordinateur quantique bien que controversée conduit à d'autres formes d'attaques puisssantes avec une menace critique pour certains sytsèmes en particulier les sytsèmes asymétriques comme RSA. Ce constat a amené la communauté en Cryptographie à s'intéresser à de nouveaux schémas post-quantiques, résistants à l'ordinateur quantique. En 2016, le NIST, l'organisme de standardisation américain a lancé un appel pour définir de nouveaux standards post-quantiques comme alternative aux schémas actuels. Actuellement, la phase de second tour est lancée et il y aura un troisième aux alentours de mi-2020. Dans cette thèse, nous adresserons la possibilité d'implémenter des algorithmes post-quantiques dans des environnements différents i.e avec des ressources contraintes en mémoire, bénéficiant d'une faible puissance en ressource de calcul, avec une vitesse de fonctionnement plus faible par exemple.   Ceci nous amènera entres autres à considérer des implémentations à temps constants afin de se prémunir des attaques temporelles qui exploitent le temps que met certaines opérations à être effectuées pour exhiber des faiblesses de sécurité. Notre étude s'appuiera sur les soumissions NIST mais aussi sur d'autres variantes d'algorithmes proposés en dehors de l'appel afin de sélectionner les briques élémentaires les plus adaptées pour la (ou les contraintes) que nous considèrerons; L'un de nos objectifs sera de rester les plus fidèlement proche de modèles d'attaques réalistes mais robustes.

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Module d'imagerie 3D à optique intégrée

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire Architecture Systèmes Photoniques

Master 2 physique, photonique, électronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0876

laurent.frey@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

La capture d'images de distance, ou 3D sensing, est une fonction clé dans de nombreux domaines applicatifs émergents tels que la reconnaissance faciale, la réalité augmentée, la robotique ou les drones. Le CEA ambitionne de développer un nouveau module de « 3D sensing », inspiré du Lidar, et intégrant plusieurs composants innovants à partir de la source lumineuse cohérente jusqu'au photo-détecteur. La thèse proposée portera sur la définition d'une architecture d'optique intégrée couplée à un système optique d'imagerie, la simulation optique avec logiciel de calcul interne ou commercial, la réalisation en salle blanche micro-électronique, la caractérisation électro-optique des composants individuels, la mise en place d'algorithmes de traitement du signal et des images, et la preuve de concept du système complet, dans la perspective de sa miniaturisation et intégration par exemple dans un smartphone. Le travail se déroulera en étroite collaboration avec une équipe de recherche qui mettra au point au préalable une première version du système en espace libre. Un transfert industriel est envisagé au terme des développements.

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Etude de stratégies du pronostic embarqué dans les réseaux filaires basé sur les réseaux de neurones temporels

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Fiabilité et Intégration Capteur

Bac+5 ou Master de recherche Domaine: ? Traitement du signal/Télécommunications.

01-09-2020

SL-DRT-20-0891

wafa.benhassen@cea.fr

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

Quelques soit leurs domaines d'application, les câbles sont très souvent victimes de leur environnement d'opération. Ils font souvent face à des conditions agressives telles que la vibration mécanique, le stress thermique, la pénétration de l'humidité, etc. Ces conditions favorisent l'apparition de défauts plus ou moins graves allant d'une simple fissure dans la gaine à une coupure du câble causant ainsi un dysfonctionnement du système. Dans ce contexte, Le CEA LIST étudie des méthodes de diagnostic et pronostic des défauts dans les réseaux de câbles basés sur la méthode de la réflectométrie. L'idée est d'injecter un signal de test dans le câble. Chaque fois qu'il rencontre une discontinuité d'impédance (i.e. un défaut), une partie de son énergie est renvoyée vers le point d'injection. Le traitement du signal réfléchi permet par la suite de détecter et localiser ce défaut. Malgré la maturité de la réflectométrie à détecter un défaut dans un câble, elle ne permet ni de déterminer les causes de l'apparition d'un défaut naissant (i.e. endommagement du blindage, rayon de courbure, pincement, etc.) ni de prédire son évolution dans le futur. Les travaux de cette thèse visent à développer de nouvelles stratégies de pronostic de défauts dans les réseaux filaires. Pour cela, l'application des méthodes de Machine Learning telles que les réseaux de neurones artificiels (RNA) sur les données issues des capteurs de réflectométrie s'avère une solution prometteuse pour résoudre cette problématique. C'est dans ce cadre que s'inscrivent les travaux de ce thèse.

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Communications haut débit filaires et optiques à températures cryogéniques pour l'ordinateur quantique

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Silicium des Architectures Numériques

Master en microélectronique

01-09-2020

SL-DRT-20-0892

yvain.thonnart@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

La promesse de l'ordinateur quantique universel robuste aux erreurs de relaxation et de phase des qubits pose un problème majeur de passage à l'échelle, avec des milliers voire des millions de qubits à contrôler et à mesurer pour réaliser les codes correcteurs d'erreur nécessaires. L'information à échanger entre les dispositifs quantiques à température cryogénique et les équipements d'instrumentation à température ambiante nécessite des débits pouvant dépasser 1 Terabit/s, à réaliser dans un budget de puissance restreint pour limiter l'auto-échauffement. Cette thèse a pour objectif de proposer et réaliser des architectures et circuits de communication à haut débit efficaces en énergie, en s'appuyant sur une transmission en fibre optique entre le cryostat et la température ambiante. Les innovations visées portent sur la conception de circuits cryo-électroniques CMOS utilisant la technologie FDSOI pour réaliser des fonctions de SerDes, récupération d'horloge et pilotes de modulateurs et récepteurs en photonique sur silicium fortement couplés aux dispositifs quantiques. Les travaux s'intégreront dans un objectif de développement d'une architecture d'accélérateur de calcul quantique à base de spins d'électrons dans le silicium, développée par une équipe pluridisciplinaire de physiciens, technologues, concepteurs en microélectronique et d'architectes et informaticiens.

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Etude et évaluation d'un dispositifs FD-SOI fonctionnalisé pour l'imagerie IR non refroidie

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Imagerie thermique et THz

diplome d'ingénieur ou de Master 2 en physique des semiconducteurs et dispositifs microélectroniques

01-10-2020

SL-DRT-20-0893

jyon@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

La technologie des détecteurs infrarouge (IR) non refroidis (microbolomètres) a ouvert le domaine de l'imagerie thermique à de nouvelles applications, aide à la conduite automobile, automatisme des bâtiments connectés, loisirs, smartphone. Ces nouvelles applications sont appelées à se développer rapidement pour s'ouvrir aux marchés de grand volume. Développée au CEA-LETI, cette technologie a été transférée à la société LYNRED (LYNRED, by SOFRADIR & ULIS, www.lynred.com) en charge de son industrialisation. Les nouveaux besoins exprimés exigent cependant que la technologie s'améliore par des développements en rupture, notamment pour réduire le pas du pixel jusqu'à 5µm, taille ultime fixée par la diffraction du rayonnement IR. C'est le cadre de cette thèse qui porte sur l'étude d'un micro-transducteur thermique MOS intégré sur film FD-SOI, dont on attend des performances en rupture au regard de la technologie actuelle à base de thermistors. Le travail de recherche couvre des études d'architecture d'un micro-capteur sur silicium, la réalisation d'un prototype sur la plateforme 200mm du Leti et le test des dispositifs réalisés. Il s'agit plus précisément d'imaginer et de réaliser un dispositif en rupture qui se démarque d'un classique MOS-FET élémentaire, par exemple sous la forme d'un détecteur actif combinant plusieurs composants élémentaires, voire d'un détecteur intelligent qui adapterait ses caractéristiques de détection de manière autonome. A l'issue des 3 ans, le doctorant aura débouché sur une évaluation approfondie d'un dispositif innovant pour l'imagerie IR non refroidie.

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Holographie digitale dans le Moyen-Infrarouge

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Capteurs Optiques

Master 2 optique, optronique, physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0900

mathieu.dupoy@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Dans un contexte où les demandes d'outils d'analyses non-invasifs sont croissantes, les techniques optiques de détection et d'identification connaissent un succès grandissant. La spectrométrie infrarouge est une technique de référence pour déterminer la composition chimique d'un échantillon. Nous avons développé au laboratoire une technique d'imagerie multi-spectrale infrarouge permettant de donner une information spectrale résolue spatialement. L'information donnée est basée uniquement sur l'absorption de la lumière Mid-IR incidente. L'objectif de la thèse est d'explorer les potentialités de l'holographie digital Mid-IR afin d'obtenir des informations sur la phase de l'échantillon. La thèse visera à choisir la meilleure configuration optique d'interféromètre, puis de la mettre en oeuvre en optique conventionnelle. Après avoir traité les images et extrait l'information, un second travail sera de réaliser cette fonction sur un composant en optique intégré.

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Instrumentation automatique de circuits pour le projet de systèmes fiables

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Calcul Embarqué

Master recherche informatique, analyse numérique, electronique

01-09-2020

SL-DRT-20-0901

chiara.sandionigi@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Les circuits tolérants aux fautes sont actuellement nécessaires dans plusieurs secteurs d'application majeurs et vont être obligatoires dans de futurs domaines comme les véhicules autonomes. Des outils de CAO sont nécessaires pour automatiser l'insertion de mécanismes tolérants aux fautes et valider les propriétés de fiabilité du circuit. L'injection de fautes est apparue comme une solution largement acceptée pour le plan de qualification de projet, mais avec divers défis. En particulier, l'analyse de propagation des fautes n'est pas assez précise ou implique trop de overhead en termes de temps de calcul. L'objectif de la thèse est l'implémentation d'un outil de CAO pour l'instrumentation automatique de circuits intégrés pour une analyse efficace de la propagation des fautes après injection. L'instrumentation modifie le circuit par insertion de pièces matérielles pour fournir control extérieur et observation des effets des fautes. En plus de l'analyse de propagation des fautes, l'instrumentation du circuit permet d'effectuer la détection des fautes et la correction des erreurs pendant le fonctionnement du système. Le candidat doit avoir une expérience dans la conception de systèmes embarqués et une connaissance dans le domaine de la fiabilité des circuits.

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Architecture de calcul distribuée et centrée sur la mémoire pour des applications IA utilisant des technologies avancées de la 3D et la NVM

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Silicium des Architectures Numériques

Master 2 conception architectures numériques

01-09-2020

SL-DRT-20-0913

ivan.miro-panades@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Avec la révolution des applications d'intelligence artificielle, les algorithmes d'intelligence artificielle deviennent de plus en plus gourmand en termes de besoins de calcul et de mémoire. D'autre part, il est envisagé que de nouveaux dispositif mettant en ?uvre ces fonctionnalités d'intelligence artificielle soient disponibles au niveau du « edge », c'est-à-dire proches de l'utilisateur final (e.g. dispositif portables, automobile, IoT, etc.) et non plus seulement dans le cloud. Cela implique une exigence très forte en termes de capacité de mémoire et de calcul pour permettre l'apprentissage au niveau du edge, tout cela avec une bonne efficacité énergétique. Le doctorat consiste à proposer et à explorer une nouvelle architecture distribuée centrée sur la mémoire pour les applications d'IA, en utilisant des technologies avancées pour surmonter les problèmes actuels (capacité de mémoire, bande passante mémoire, énergie par inférence et capacité d'apprentissage). Les technologies récentes de mémoire non volatile (NVM) et les technologies d'intégration 3D offrent une intégration de mémoire dense tout en rapprochant la mémoire des c?urs de calcul. Le défi de l'architecture consiste à définir le partitionnement adéquat du système, les mécanismes de communication distribués, les exigences de ratios mémoire / calcul, pour obtenir in-fine une architecture de calcul adaptée à ces besoins. Les travaux consisteront à explorer l'architecture et le système d'application par le biais de la modélisation du système, et pourront conduire au design d'un circuit de test pour valider le concept proposé. Le doctorat se déroulera dans le cadre d'une collaboration entre l'Université de Stanford (CA, USA) et le CEA (Grenoble, France).

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Acquisition codée et nouveaux paradigmes d'acquisition pour capteur d'images CMOS en imagerie active

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Circuits Intégrés, Intelligents pour l'Image

Ingénieur électronique, optique

01-10-2020

SL-DRT-20-0917

arnaud.verdant@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Un éclairage actif combiné à des capteurs d'images offre la possibilité d'extraire une grande quantité de caractéristiques de la scène observée, qui ne sont généralement pas accessibles aux approches standard d'acquisition d'images. Cette modalité est désormais largement répandue dans la vision industrielle par ordinateur, l'électronique grand public et les applications d'imagerie médicale. Cependant, des défis majeurs doivent encore être résolus pour augmenter les performances de ces appareils, et de nombreuses questions de recherche associées doivent être abordées, en ce qui concerne les choix de la stratégie de modulation et de mesure, l'architecture du capteur ou les techniques de traitement du signal à employer pour l'analyse des données. L'objectif de cette thèse est d'aborder conjointement ces questions en proposant d'abord un cadre de simulation visant à trouver les meilleurs compromis entre les approches de modulation de la lumière et de reconstruction du signal recherché. Ensuite, le développement du système qui s'adaptera le mieux aux spécifications dérivées en fonction des caractéristiques typiques de la scène (comportement de la lumière balistique ou diffuse, gamme de profondeur et résolution, niveaux de lumière ambiante?) sera abordé. Cette thèse sera structurée en deux parties principales. La première partie tendra à définir un cadre d'exploration basé sur une combinaison de modélisation physique, de mesures physiques et d'approches d'apprentissage en profondeur. Sur la base de cet outil, la deuxième partie sera consacrée au développement d'une architecture de capteur d'image utilisant les spécifications dérivées. Le doctorant bénéficiera au cours de sa thèse de 3 ans de l'expertise et de l'excellence scientifique du CEA Leti pour atteindre des objectifs à haut niveau d'innovation à travers des brevets et publications internationales. Le candidat dynamique et autonome aura un master ou un diplôme d'ingénieur, spécialisé en génie électrique et traitement du signal. Une bonne connaissance de la conception de circuits CAO et des outils de programmation sera importante (Cadence, Matlab, Python) et quelques notions de base en optique seront appréciées.

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Impact de la micro-architecture sur les protections contre les attaques par canal auxiliaire

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Infrastructure et Ateliers Logiciels pour Puces

master ou école d'ingénieur informatique

01-09-2020

SL-DRT-20-0921

nicolas.belleville@cea.fr

Cybersécurité : hardware et software (.pdf)

La thèse se place dans le contexte de la cyber-sécurité des systèmes embarqués et objets connectés. Elle concerne plus précisemment l'application de contre-mesures à la compilation contre les attaques par canaux auxiliaires exploitant la consommation électrique ou les émissions électromagnétiques, qui représentent une forte menace pour ces systèmes. Pour appliquer les contre-mesures contre ces attaques, on utilise souvent un modèle de fuite, qui modélise comment les fuites par canal auxiliaire sont liées au programme et aux données manipulées par le processeur. Un modèle infidèle ne permet pas d'appliquer la contre-mesure de manière efficace. Les modèles actuellement utilisés sont insuffisants dès lors qu'ils ne prennent pas en compte la micro-architecture des composants. En effet, la micro-architecture et notamment les éléments invisibles au niveau assembleur (registres ou tampons cachés) peuvent induire des fuites. L'objectif de cette thèse sera d'étudier l'impact de la micro-architecture sur l'application automatisée des contre-mesures contre les attaques par canal auxiliaire à la compilation. Un premier axe est d'étudier comment modifier la manière d'appliquer les contre-mesures au sein du compilateur pour prendre en compte des modèles de fuites précis tenant compte de la micro-architecture, par exemple comment adapter la sélection d'instructions ou l'allocation de registres dans le compilateur en fonction du modèle de fuite. Un second axe est d'adapter les contre-mesures elles-mêmes afin de mieux prendre en compte la nature des fuites, dans l'objectif de réduire les fuites d'information plus efficacement et d'améliorer le compromis sécurité / performance.

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Modèles de Champ de Phase et évolution des interfaces aux états initiaux de la croissance cristalline

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Matériaux pour la photonique

Master 2 mathématiques appliquées à la physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0924

marc.parent@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

La recherche proposée concerne la modélisation de la physique de la croissance cristalline impliquée dans le « Vertical Gradient Freeze » (VGF), une méthode qui permet la fabrication de gros lingots pour l'industrie des semi-conducteurs. Dans ce procédé, le matériau est fondu puis se solidifie à mesure que la température diminue lentement avec des profils de température contrôlés spatialement, afin de favoriser l'orientation et la faible densité de défauts du cristal résultant. L'un des principaux objectifs de ce projet est de concevoir des modèles numériques qui pourraient fournir une description précise de l'évolution de l'interface liquide-solide dans un alliage II-VI aux premiers stades de la croissance cristalline, afin de comprendre comment on pourrait contrôler l'évolution de l'état thermique du système et améliorer la qualité de la cristallisation. En particulier, une approche basée sur des approximations de champ de phase du front de solidification sera développée. D'un point de vue numérique, une telle représentation du front devrait permettre une modélisation plus robuste de la topologie et des changements de phase, tout en fournissant un aperçu des relations pertinentes entre les échelles mésoscopique et macroscopique. Les objectifs expérimentaux et industriels sous-jacents sont également d'aider les scientifiques à analyser les signaux observables du processus et à déterminer les conditions optimales à mettre en place pour obtenir les propriétés souhaitées du matériau.

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bio sensor utilisant la propagation d'onde millimétrique en champ proche

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

ingénieur en microélectronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0933

frederic.hameau@cea.fr

Technologies pour la santé et l?environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Pour de nouvelles applications bio-médicales, nous proposons d'utiliser des solutions provenant du domaine de la radio-frequence, avec en particulier les systèmes d'émission d'ondes millimétriques. Ces systèmes utilisant des antennes en champ proche pouvaient être plongés dans différents milieux impliquant des modifications de comportement de l'antenne. Ces modifications évoluent en fonction de l'amplitude et de la fréquence de l'onde incidente. Cette thèse a pour but de déterminer des propriétés physiologiques du milieu sur la base de la signature de ce dernier. Cette signature est la réponse du système à un signal en onde millimétrique de différentes fréquences, amplitudes voire de formes d'onde différentes (chirp). Ces paramètres physiologiques pourront être la sudation comme indicateur de stress, le rythme cardiaque, la présence de mélanomes, et bien d'autres. Les fréquences de travail envisagées vont de 20GHz à 120GHz car se sont des fréquences facilement intégrables sur puce CMOS. A partir d'une étude déjà initiée, l'étudiant aura à développer une solution suffisamment précise qui pourra être basée sur l'analyse de l'évolution de l'impédance présenté de l'antenne à l'amplificateur de puissance fonction de l'environnement qui l'entoure (on pourra parler de suivi d'impédance de sortie du PA). Ou d'une analyse de la réflexion du signal sur le milieu au travers d'un récepteur polaire (nous parlerons alors de mode radar).

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Intensification de la captation du dioxyde de carbone par la photosynthèse des microalgues

DPACA (CTReg)

Autre DPACA

Génie biologique, Génie des procédés, Génie mécanique

01-10-2020

SL-DRT-20-0948

gatien.fleury@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

De nombreuses études scientifiques, portées notamment par le GIEC, ont montré que les émissions anthropiques de gaz à effet de serre sont à l'origine d'un réchauffement de l'atmosphère terrestre. De par les volumes phénoménaux émis annuellement (plus de 30 milliards de tonnes) au niveau mondial, le CO2 est considéré comme l'un des principaux responsables de ce réchauffement. Parmi les méthodes permettant de séquestrer ce CO2, la photosynthèse est particulièrement séduisante, puisqu'outre la captation, elle permet de créer différents produits pouvant conduire à la réalisation d'une économie circulaire grâce à la captation d'énergie solaire. Ce sujet de thèse se concentrera sur l'utilisation de la photosynthèse des microalgues pour la séquestration du CO2. Après une étape de bibliographie qui permettra à l'étudiant de mieux cerner les équilibres en jeu et les équations associées, la première partie du travail consistera à développer un modèle analytique de l'absorption du CO2 par les microalgues permettant de simuler différentes conditions de fonctionnement et différents systèmes de culture par une approche multidisciplinaire (mécanique des fluides, chimie et biologie notamment). Une fois ce modèle validé sur des expérimentations simples réalisées avec une souche de microalgue modèle, il sera utilisé pour développer un dispositif de culture innovant permettant d'intensifier les transferts de masse d'une phase gazeuse enrichie en C02 vers la biomasse microalgale.

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SMARTSOL-SiMulAtion dynamique et contRôle d'un réacteur conTinu pour la production de carburants SOLaires

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire des Systèmes Solaires et Thermodynamiques

Genie des procédés, Modélisation des procédés dynamiques

01-10-2020

SL-DRT-20-0989

nathalie.dupassieux@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans la problématique de la valorisation de l'énergie solaire sous forme de vecteur énergétique stockable et/ou transportable. Pour ce faire les procédés dits de thermochimie solaires, associant des technologies de concentration du rayonnement et des conversions thermochimiques de matières carbonées renouvelables ou déchets ont été retenus. Les réacteurs étudiés mettent en ?uvre de réactions endothermiques, réactions qui conduites sous apports thermiques solaires engendrent des produits dans lesquels l'énergie solaire est stockée sous forme chimique. Pour la mise en ?uvre des réacteurs de SOLAR-FUEL étudiés dans des travaux précédents (thèses, projets Carnot et européens), subsiste un verrou majeur pour le déploiement industriel lié à la nature variable de la ressource solaire qui ne permet pas a priori d'opérer de manière continu. L'objectif du projet est de proposer un procédé hybride (ressource carbonée/solaire) capable de produire en continu un solaire carburant renouvelable. Le travail de recherche s'appuiera à la fois la simulation dynamique afin d'assurer un contrôle optimal du dispositif en fonction de la ressource solaire disponible et sur une validation expérimentale. Le bilan énergétique et environnemental sera également étudié.

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Détection et localisation d'anomalies sur les réseaux thermiques à l'échelle de la ville : une approche combinant intelligence artificielle et simulation physique

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire des Systèmes Energétiques et Démonstrateurs Territoriaux

Mathématiques appliquées, Intelligence artificelle

01-10-2020

SL-DRT-20-0990

yacine.gaoua@cea.fr

Réseaux énergétiques intelligents (.pdf)

Au cours du temps, les réseaux thermiques (réseau de chaleur et de froid) vieillissent différemment et les dommages invisibles et non réparés rapidement sur les canalisations enterrées mettent directement en danger non seulement l'équilibre financier du l'exploitant du réseau mais aussi la qualité d'approvisionnement en chaleur des usagers surtout en période hivernale. Ainsi, la lutte contre les fuites hydrauliques et autres anomalies reste l'une des priorités absolues de l'exploitant du réseau car elle nécessite une part d'investissement importante liée aux travaux du génie civil pour la localisation et la réparation des fuites. L'objectif de cette thèse consiste à mettre en ?uvre une approche de diagnostic innovante pour la détection et la localisation d'anomalies sur les canalisations d'un réseau de chaleur, en exploitant la force de l'intelligence artificielle et les données de mesures du réseau (données au niveau des sous-stations et les données de détecteurs positionnés dans les caniveaux). Les principaux objectifs de cette thèse sont les suivants : - La génération par simulation numérique d'une base de données de modes de fonctionnement normaux et anormaux du réseau. On s'appuiera pour cela sur des modèles numériques existants au laboratoire d'accueil. - L'utilisation des modèles numériques pour la réconciliation et l'amélioration de la qualité des données de mesures issues d'un réseau réel - L'identification d'algorithmes de détection et localisation d'anomalies en se basant sur les algorithmes d'apprentissage automatique (IA), les données générées par simulation et des données de mesures issues d'un réseau réel - La validation de la fiabilité des algorithmes de détection d'anomalies sur divers scénarios de fonctionnement simulés puis en situation réelle - La mise en place d'un outil d'aide à la décision pour la détection et la localisation d'anomalies pour les réseaux thermiques Une des originalités du travail réside dans la complémentarité entre les l'utilisation de méthodes d'intelligence artificielle (apprentissage supervisé, non-supervisé et classification) et de modèles thermo-hydrauliques détaillés des réseaux. Ces derniers devront permettre de compenser deux des principaux écueils rencontrés actuellement par l'utilisation des méthodes d'IA : la forte dépendance à la qualité des données de mesures, et la nécessité de disposer de bases de données très larges comportant notamment beaucoup d'occurrence d'anomalies.

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Nouveaux matériaux scintillants nanostructurés pour le développement de contaminamètres hautes performances (sensibilité et discrimination).

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Chimie et physico-chimie des polymeres, nanomateriaux

01-10-2020

SL-DRT-20-1006

vesna.simic@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Le sujet propose de développer des détecteurs de rayonnements ionisants en rupture technologique avec les dispositifs existants. Il met à profit les progrès récents en nanostructuration et nanophotonique pour contrôler et amplifier l'émission spontanée des matériaux radioluminescents (effet PURCELL) classiquement utilisés dans ces dispositifs, ouvrant la voie vers des détecteurs plus performants, ayant un meilleur rapport signal/bruit, une sensibilité accrue aux basses énergies et de meilleures performances de discrimination en particulier en ambiance gamma importante. Cette approche originale nécessite toutefois de structurer le matériau en profondeur, typiquement sur une profondeur de l'ordre de la longueur de pénétration du rayonnement ionisant dans le matériau. Les structures résonantes type sont des réseaux 2D de nano-piliers et nano-trous, de pas et de diamètre de l'ordre de 200 nm. Ces nanostructures sont aujourd'hui réalisables grâce aux progrès récents en nanostructuration des polymères, avec toutefois un verrou technologique à lever, celui de la gravure sur une profondeur suffisante et sur de grandes surfaces. Un autre point à améliorer concerne l'indice optique des matériaux classiquement synthétisés, qui reste trop bas pour obtenir les effets visés. L'incorporation de nanomatériaux d'indice optique plus élevé est une approche prometteuse qui a déjà fait ses preuves. Parmi les nanoparticules envisagées pour réaliser ce dopage nous nous intéresserons plus particulièrement aux nanodiamants qui présentent un indice de réfraction élevé (2.4), une bonne transparence dans le visible et une chimie de surface qui se prête à de nombreuses voies de fonctionnalisation. L'objectif de cette thèse concerne donc la synthèse de ces nouveaux matériaux hybrides carbone-carbone, leur nanostructuration et leurs caractérisations photophysique et radiophysique en vue de leur intégration dans de nouveaux prototypes fonctionnels de détecteur de contamination bêta aux performances améliorées en termes de sensibilité et de sélectivité. Ce sujet de recherche pourra s'appuyer sur les premiers résultats obtenus dans le cadre d'un projet ANR nommé DECISIoN (financement AAP ANR 2017) qui réunit les Laboratoires Capteurs et Architectures Electroniques (LCAE) et Capteurs Diamants (LCD) du CEA LIST, basés à Saclay, le Laboratoire Lumière, Nanomatériaux et Nanotechnologies (L2n) de l'Université Technologique de Troyes (UTT, CNRS EPL 7004), l'industriel NAPA Technologies (Archamps, Haute-Savoie) et le Service Départemental d'Incendie et de Secours de l'Essonne (SDIS91). Ce projet propose in fine la réalisation d'un prototype fonctionnel de détection et de mesure de contamination bêta en ambiance gamma importante et fluctuante.

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Optimisation conjointe forme d'onde et codage canal pour les systèmes sub-THz

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Sans fils Haut Débit

Master2, Traitement du signal, Codage

01-10-2020

SL-DRT-20-1008

valentin.savin@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Les communications sans fil représentent un enjeu clé pour la société de l'information, avec une montée en débit allant jusqu'au Tb/s. Le spectre sub-THz (100-300 GHz) représente une réelle opportunité pour répondre à la croissance exponentielle du trafic de données, et jouera sans doute un rôle majeur dans les systèmes de communication 6G. Le développement de systèmes de communication sub-THz doit prendre en compte les contraintes spécifiques à l'utilisation de ces bandes de fréquence (fortes imperfections de phase dues aux oscillateurs hautes fréquences, contraintes importantes sur les convertisseurs embarqués, etc.), tout en répondant aux défis en termes de débit, efficacité spectrale, et complexité. Au-delà du choix d'une forme d'onde à grande efficacité spectrale, et adaptée au spectre sub-THz, le codage canal contribue de manière importante aux limitations de débit, à la complexité, et à la latence globale du système. Une optimisation conjointe de la forme d'onde et des algorithmes de codage canal devra donc être proposée. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est de proposer une optimisation conjointe de la forme d'onde et du codage canal pour les systèmes de communication sub-THz. Elle s'appuiera en partie sur des résultats récents concernant la conception de formes d'ondes pour les communications sub-THz (thèse DSYS 2017-2020), aussi bien pour des récepteurs cohérents ou non-cohérents. Le travail se décomposera en deux parties, concernant d'une part des aspects liés à la conception du code correcteur, afin de l'adapter aux formes d'ondes proposées, et d'autre part des aspects liés aux algorithmes de décodage, afin de répondre aux exigences de faible complexité des systèmes sub-THz. Ainsi, l'approche proposée se différencie en combinant la conception de formes d'ondes, la construction de code, et les algorithmes de décodage d'une manière holistique, afin de mettre à profit de manière optimale l'utilisation du spectre sub-THz.

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Communications Digital-to-Light sur matrice de micro-(O)LEDs.

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Sans fils Haut Débit

Ingénieur Master 2 communication numérique / traitement signal / transmission optique

01-10-2020

SL-DRT-20-1017

luc.maret@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Dans le domaine des communications optiques sans-fil non-laser (LED, OLED), la montée en débit passe par l'utilisation de micro(O)LEDs qui présentent des largeurs de bande approchant le GHz (technologies GaN ou organiques) ; ces LEDs sont cependant limitées en puissance lumineuse et ainsi en portée de communication. Le développement de matrices de micro-LED permet de retrouver des puissances d'émission optiques considérables ouvrant la voie à des applications plus longues portées. Pour préserver la bande passante de ces sources optiques, il est envisagé une hybridation avec une matrice de drivers en courant CMOS également pixélisés. Un tel montage permet ainsi de disposer d'un accès indépendant à un grand nombre de micro-sources optiques. Ceci a donné lieu très récemment à l'implémentation de modulations dites « Digital-to-Light » (D2L), où le signal modulé quantifié est directement utilisé pour piloter la matrice par codes thermométriques, supprimant ainsi les convertisseurs numériques-analogiques. Mais ce nouveau composant, que l'on pourrait appeler « DOC » (Digital-to-Optical Converter), fait maintenant face à de nouvelles problématiques liées aux disparités de comportements des micro-LEDs au sein d'une même matrice, amenant notamment à des phénomènes de non-linéarités dans le signal optique émis. La thèse doit aborder ces nouveaux challenges, comprendre les sources d'imperfections et y remédier par des architectures systèmes spécifiques et des techniques de traitement du signal mettant en oeuvre des modulations D2L efficaces, des quantifications non-uniformes et des compensations de l'impact des constantes de temps. L'objectif final est d'établir une transmission optique sans fil à plus de 10Gb/s à des distances de l'ordre du mètre. Des implémentations matérielles seront possibles par le biais de matrices développées au sein du Leti.

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Optimisation de la reconstruction tomographique X des pièces de fabrication additive par ajout d'information a priori

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Méthodes CND

école d'ingénieur (généraliste, informatique, automatique), master vision par ordinateur

01-10-2018

SL-DRT-20-1025

caroline.vienne@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d?économie de matériaux (.pdf)

La tomographie par rayons X (RX) est une méthode de contrôle non destructif très efficace pour déterminer les caractéristiques de la structure interne d'un objet (ses dimensions, sa forme, sa densité) et y détecter d'éventuels défauts. Dans le contexte de la fabrication additive, elle se positionne comme la méthode de contrôle la plus prometteuse en raison de sa capacité unique à inspecter des structures internes complexes sans endommager la pièce. Cependant les systèmes commerciaux actuels qui consistent généralement à positionner l'objet à inspecter sur un plateau tournant dans un espace restreint, offrent peu de souplesse vis-à-vis de la forme et de la taille de l'objet ou vis-à-vis de l'application visée. Dans ce contexte, l'inspection robotique est l'un des enjeux majeurs dans le domaine du contrôle par rayons X et le Département d'Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC) du CEA LIST s'est doté d'une plateforme d'imagerie X robotisée. Les algorithmes de reconstruction tomographique itératifs développés au sein du laboratoire pour les trajectoires robotiques donnent de bons résultats pour des objets entièrement inclus dans le champ de vue du détecteur mais ne sont pas adaptés dans le cas où les projections de l'objet sont tronquées. L'objectif de cette thèse est d'optimiser ces algorithmes en y intégrant des informations sur la pièce à inspecter telles que son matériau et son modèle 3D, qui sont connues pour les pièces de fabrication additive. Dans un second temps, il s'agira de développer une méthode d'optimisation pour choisir les vues les plus adaptées à une reconstruction fiable de l'objet à partir de son modèle géométrique et de la simulation.

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Integrations de dispositifs innovants mixants RF et applications faibles puissances en vue d'une platforme SOC FDSOI avancée

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire d'Intégration des Composants pour la Logique

MASTER 2 microelectronique, nanotechnologies etc...

01-10-2020

SL-DRT-20-1027

claire.fenouillet-beranger@cea.fr

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

Les appareils mobiles (portables, smartphones, etc) connectés au cloud permettent une communication partout et à tout moment. Les récents développements en communication sans fils avec l'émergence des standards radiofréquences comme les LTE, LTE-A et 5G apportent de nouveaux challenges. Un des challenges les plus importants est d'intégrer plus de complexité, d efficacité de puissance à un moindre cout sur une même puce. En parallèle, le développement de CMOS nanométriques aussi bien qu'au-delà du CMOS pour le switching, les mémoires et les fonctions analogiques, le besoin croissant d'intégrer des fonctions hétérogènes (communication RF, sensors, actuators etc) aide à migrer vers des intégrations system in package (SiP) ou SOC. En effet les SOC avec intégrations hétérogènes de multiples technologies ont vraiment révolutionné l'industrie des semi-conducteurs. Grace aux substrats SOI trap-rich inventés par l'UCL et développé en collaboration avec SOITEC, les performances RF sur ce type de substrat sont excellentes. De plus la présence de l'oxyde enterrée ne réduit pas seulement les capacités mais offre aussi l'opportunité d'utiliser des substrat haute résistivité, afin de réduire les pertes RF liées au substrat ainsi que le couplage. Cependant dans le cas de SOC l'intégration trap-rich doit être localisée et des solutions doivent donc être envisagées. Le candidat devra donc : Intégrer des structures RF sur une plateforme 300mm 28nm FDSOI Caractériser l'impact des substrats HR, trap-rich, etc sur les figures de mérites RF Imaginer et intégrer des process flow avec des modules Trap-rich localisés Intégrer des modules technologiques sur des nouveaux designs et les caractériser

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Amélioration et compréhension de la tenue des générateurs solaires à base de cellule silicium sous environnement sévère

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Photovoltaïque à Concentration

01-09-2020

SL-DRT-20-1061

philippe.voarino@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

La thèse s'effectuera à l'interface de plusieurs laboratoires du Département des Technologies Solaire (DTS) du CEA situé au Bourget du Lac sur le campus de l'Institut National pour l'Energie Solaire (INES). L'objectif de cette thèse est d'améliorer la tenue aux conditions environnementales (radiations, e/H+, UV, cyclage thermique) des générateurs solaires spatiaux à base de cellules solaires silicium, et de mieux comprendre les mécanismes de dégradations cellules/matériaux associés. En contrôlant finement la fabrication des cellules (dopage, impureté, architecture, etc.) et des modules (Matériaux, épaisseur, architecture, piégeage optique, etc.), il est possible d'améliorer la performance des modules Silicium en fin de vie tout en conservant un prix (?/W) compétitif, inférieur de 1 à 3 ordre de grandeur à des modules III-V spatiaux.

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Sulfures complexes comme matériaux d'électrode positive à forte capacité pour accumulateurs tout-solide au lithium

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Matériaux

Ingénieur / Master Recherche Physico-chimie des Matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-1065

frederic.lecras@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

Ce travail de thèse visera l'identification et le développement de sulfures de métaux de transition ordonnés comme matériaux actifs d'électrode à forte densité d'énergie et de puissance pour accumulateurs tout-solide au lithium utilisant un électrolyte vitro-céramique de type Li2S-P2S5. On recherchera en particulier des compositions et des structures cristallines (i) ne contenant pas ou peu d'éléments critiques (i.e. majoritairement base Ti, Fe ou Mn) et susceptibles de permettre (ii) l'échange d'au moins 1 Li+ /métal de transition, (iii) un transport aisé de ces ions au sein de canaux de diffusion bien matérialisés dans la structure, (iv) la mobilisation de processus redox à la fois cationiques et anioniques (S2-/S22-). Les sulfures lamellaires ?Li-rich' de type Li[LixTi1-x]S2 seront ciblés en priorité. Les études menées jusqu'ici en collaboration avec l'ICMCB (Bordeaux) et l'IPREM (Pau) montrent clairement l'implication de deux processus redox, l'un basé sur le couple Ti3+/Ti4+, l'autre sur le couple S2-/S22- et l'existence d'une phase d'activation pour les composés les plus riches en Li. Des capacités réversibles dépassant les 265 mAh/g (600 Wh/Kg), avec de faibles polarisations, ont ainsi pu être obtenues dans des conditions non optimisées, et des valeurs > 300 mAh/g et 700-725 Wh/kg semblent accessibles. Le but des travaux sera d'une part (i) de poursuivre l'optimisation du matériau d'électrode LTS (composition nominale, 'dopage', taille de particule/cristallite, oxygénation de la surface) afin d'obtenir les meilleures performances en termes d'énergie spécifique, de cinétique d'activation (ii) d'intégrer ces matériaux dans un système tout-solide utilisant un électrolyte inorganique soufré 'classique' type Li2S-P2S5 et une électrode négative de Li/LiPON et d'évaluer les performances électrochimiques (cyclabilité) des matériaux LTS dans ces conditions, (iii) d'identifier les processus de dégradation éventuels (stabilité structurale à l'état délithié, interface LTS/LPS et/ou Li/LiPON/LPS, cohésion mécanique du système tout-solide). La compréhension et le contrôle des phénomènes d'interface sont des points clefs qui seront examinés grâce à une combinaison de techniques de spectroscopie (XPS, Auger, ToF-SIMS) de pointe développée à l'IPREM. A terme, il pourra être intéressant d'élargir cette étude aux matériaux sodés isotypes (Na2TiS3) et à d'autres types de sulfures dérivés de CuTi2S4 ou de Li2FeS2. Ce travail sera mené en région Nouvelle-Aquitaine en collaboration avec l'IPREM et l'ICMCB.

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Analyse mémoire précise et efficace pour les languages de bas niveau

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Laboratoire pour la Sûreté du Logiciel

Master en informatique, avec une formation en méthode formelle ou sémantique des languages de programmation (compilation). La connaissance des languages fonctionnels (OCaml,Haskell,Lisp) et/ou bas-niveau (C, assembleur) est un plus.

01-10-2020

SL-DRT-20-1088

matthieu.lemerre@cea.fr

Cybersécurité : hardware et software (.pdf)

Le but de la thèse est de développer une analyse statique automatique (basée sur l'interprétation abstraite) permettant de vérifier l'absence d'erreurs mémoire dans des langages bas-niveau compilés (de type C, C++, assembleur, Rust). Cette problématique est très importante pour la cybersécurité, car la plupart des erreurs de sécurité liées au logicielles proviennent d'erreurs de sûreté mémoire (buffer overflows, use-after-free, mauvaises conversions de pointeurs). Les trois grands problèmes lorqu'on conçoit une telle analyse statique automatique est de demander un faible effort de vérification de la part de l'utilisateur, de gérer des systèmes larges et complexes, et d'être assez précis pour que l'analyse ne rapporte pas un grand nombre de fausses alarmes. Nous reposons sur le succès d'une nouvelle méthode utilisant des domaines abstraits paramétrés par des invariants de type, qui permis en particulier de prover entièrement automatiquement l'absence d'erreurs mémoire d'un micronoyau industriel existant à partir de son code machine, en utilisant seulement 58 lignes d'annotations; et nous cherchons à étendre cette analyse à des systèmes plos gros. En particulier, l'analyseur devrait être étendu pour améliorer le passage à l'échelle (en utilisant une analyse compositionelle), pour améliorer la précision (en utilisant la logique de séparation et des domaines abstraits de formules), et pour réduire encore plus le nombre d'annotations (en inférant automatiquement des invariants de type plus précis)

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Simulation multi-échelle des mémoires PCM : du matériau au dispositif

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Simulation et Modélisation

Master 2

01-10-2020

SL-DRT-20-1101

olga.cueto@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

De nombreux produits de STMicroelectronics reposent sur des technologies intégrant des mémoires embarquées. Dans ce cadre, le développement de nouvelles cellules mémoires permettant de répondre aux futures exigences de performances et de miniaturisation est un enjeu clef. Pour les besoins de ces développements, des outils de simulation sont largement utilisés afin de comprendre, prédir et optimiser le fonctionnement et les performances de ces nouvelles cellules mémoires. Le sujet de cette thèse s'inscrit dans le développement technologique de mémoires à changement de phase (PCM) utilisant la variation de résistivité induite par un changement de phase de matériaux de type chalcogénure pour stocker l'information. L'objectif de cette thèse est de développer une simulation complète du fonctionnement de ce type de mémoire. Pour cela, une modélisation basée sur la méthode des champs de phase permettant de simuler les différents phénomènes mis en jeu lors du changement de phase (amorphisation, cristallisation, ségrégation d'espèces, ?) sera développée et couplée à une modélisation électrothermique du point mémoire. De plus, des simulations atomistiques seront employées pour calculer différents paramètres matériaux nécessaires au couplage entre le champ de phase et la simulation électrothermique (structure électronique, niveaux de pièges, conductivités thermiques, ?) L'ensemble de ce travail permettra de reproduire les principales caractéristiques de ce type de mémoire afin d'optimiser son fonctionnement et d'améliorer la compréhension des différents mécanismes de dégradation.

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Développement de modules photovoltaïques à haute efficacité intégrés aux batiments

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Modules Photovoltaïques Silicium

ingéneur généraliste, avec spécialisation matériaux, procédés, modélisation

01-10-2020

SL-DRT-20-1116

bertrand.chambion@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Les performances des modules photovoltaïques (PV) n'ont pas cessé d'évoluer depuis quelques années pour atteindre des valeurs supérieures à 20%. Ceci a été possible par un effort important réalisé sur l'architecture des cellules solaires au travers des gains sur l'absorption de la lumière et une meilleure collecte des charges photogénérées. L'architecture des modules quant à elle, a peu changé. Il faut souligner d'une part que ces modules ont été imaginés et améliorés dans un but de fonctionner dans une configuration extérieure sous forme de champ PV, d'autre part, leur optimisation est réalisée sous conditions standards ou la température est fixée à 25°C. L'utilisation des modules pour le bâtiment (BIPV) peut considérablement diminuer leurs performances. Ceci est lié au microclimat urbain (température, rayonnement diffus environnant), à l'orientation et à l'inclinaison des composants. De plus, des conditions d'intégration non optimisées ont pour effet d'augmenter la température, ce qui rend la dépendance thermique du rendement (estimée à -0,4% par degré) beaucoup plus sensible qu'en site isolé. Aussi, l'intégration pose d'autres problèmes liés aux aspects architecturaux du bâti. En effet, la qualité des matériaux ainsi que leurs couleurs doivent être en adéquation avec l'environnement notamment pour les bâtiments anciens, avec une fonction esthétique en termes de couleur et de formes. L'objectif de ce projet de thèse est de réaliser des prototypes de modules PV intégrés, orientés sur les applications BIPV avec le phasage suivant : - Etat de l'art sur les application BIPV, matériaux, gestion en longueur d'onde, outils de modélisation thermique et thermomécanique. - Modélisation multi-échelles (cellule, module, bâtiment, quartier) pour comprendre et analyser le comportement thermique à chaque échelle et les conséquences sur les performances globales. - Définition des modules prototypes et leur réalisation sur la plateforme module du CEA INES. - Tests de vieillissement accélérés et en conditions réelles extérieures, avec monitoring des performances, puis comparaison aux solution PV standard.

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Solutions avancées de gestion pour les systèmes Multi-Energies à fort taux de pénétration des sources renouvelables

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Systèmes Electriques Intelligents

Energie, Optimization, Réseau Electrique, Energies Renouvelables

01-10-2020

SL-DRT-20-1143

duy-long.ha@cea.fr

Réseaux énergétiques intelligents (.pdf)

L'objectif général de projet de thèse nommé SOMENER est de décarboniser les systèmes multi-énergies comportant des systèmes électriques, thermiques et de gaz en développant des solutions avancées pouvant permettre l'intégration d'une grande partie des sources d'énergie renouvelables. SOMENER proposera une solution visant à l'intégration optimale des multi-vecteurs énergétique dans les systèmes d'énergie à fort taux de sources d'énergie renouvelables et de technologies de conversion de l'énergie, à la fois pour des stockages de courte durée (batterie, stockage de chaleur) et à long terme (par exemple, stockage de gaz). L'intégration améliorerait non seulement l'efficacité des systèmes énergétiques, mais aurait également des effets positifs sur l'infrastructure énergétique centralisée connectée existante, sur l'économie ainsi que sur l'environnement. L'intégration des vecteurs multi-énergies aurait pour objectif principal de créer de nouveaux mécanismes de marché, des analyses de rentabilité et de développer les systèmes de support technique requis dans lesquels le concept «Energy as a service». L'un des principaux défis à relever pour la décarbonisation des systèmes énergétiques, à savoir maximiser la quantité d'énergie renouvelable, réside dans le déséquilibre entre la production d'énergie renouvelable et la consommation d'énergie des clients à court terme (à l'échelle de quelques heures) et à long terme (saisons) pour l'électricité, le chauffage et le refroidissement, etc. SOMENER se concentre spécifiquement sur les systèmes énergétiques en tant qu'outil pour relever ce défi.

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Convertisseur DC/DC piézoélectrique à transfert de puissance adiabatique

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Electronique Energie et Puissance

Ingénieur, BAC+5, Electronique, Electrotechnique, Automatique

01-10-2020

SL-DRT-20-1148

ghislain.despesse@cea.fr

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

L'objectif de cette thèse est de proposer des systèmes de conversion de puissance DC-DC à haut rendement basés sur des structures piézoélectriques résonantes assurant une transduction d'énergie Electrique-Mécanique-Electrique, alternatives aux techniques actuelles de commande directe d'un transformateur piézoélectrique. Une grande partie du travail vise la mise au point du cycle électrique de fonctionnement du résonateur piézoélectrique qui doit permettre à la fois d'entretenir la résonance de la structure et d'effectuer des transferts de puissance électrique adiabatiques, donc à faibles pertes. La mise en ?uvre de ce cycle nécessitera, en outre, la mise au point d'une électronique très basse consommation qui intègrera plusieurs mécanismes de synchronisation et de régulation pour assurer des commutations à zéro de tension, assurer l'entretien des oscillations et réguler la tension de sortie. La miniaturisation du convertisseur sera également étudiée, notamment en vue d'une intégration de type MEMS (Micro Electro Mechanical System) ainsi que les différentes déclinaisons d'architectures électriques que l'on peut envisager pour répondre aux différents cas applicatifs, telles que les architectures Buck, Boost, Cuk, Forward, Flyback en électronique de puissance. Le candidat pourra s'appuyer sur l'expertise du laboratoire d'accueil dans le domaine de la conversion et de la piézoélectricité. La thèse se déroulera au CEA/LETI situé à Grenoble (laboratoire orienté microélectronique et microsystème), elle sera dirigée par Mr Ghislain DESPESSE du CEA et par Mr François COSTA du SATIE (laboratoire de physique appliqué et génie électrique rattaché à l'ENS Paris-Saclay).

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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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Evaluation du potentiel therapeutique de la photobiomodulation dans le contexte de la transplantation d'organes

Clinatec (LETI)

Clinatec (LETI)

M2 biologie; Niveau 1 expérimentation animale

01-11-2020

SL-DRT-20-1236

cecile.moro@cea.fr

Technologies pour la santé et l?environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Les greffons potentiels ne répondent pas toujours aux critères d'éligibilité, limitant ainsi le nombre de greffons disponibles. Une façon d'augmenter ce nombre serait de reconditionner des greffons "limites" et/ou de les protéger des dégâts inhérents au protocole de greffe (notamment du fait des processus ischémie-reperfusion), et de favoriser les phénomènes de revascularisation et de cicatrisation. Une thérapie innovante par la lumière, la photobiomodulation, pourrait permettre d'optimiser et de protéger ces greffons. Nous souhaitons ici évaluer le potentiel thérapeutique de la photobiomodulation dans plusieurs modèles précliniques de transplantation. Des études complémentaires de biologie cellulaire permettront de mieux appréhender les mécanismes mis en ?uvre. Ce programme de recherche portera sur plusieurs domaines thérapeutiques, et sera réalisé en lien avec des équipes de recherche multidisciplinaires extérieures au CEA.

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Fiabilité des amplificateurs de puissance : modélisation, design stratégies et test

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Caractérisation et Test Electrique

M2 ou diplôme d'ingénieur

01-10-2020

SL-DRT-20-1251

alexis.divay@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Avec l'essor de la 5G les circuits RF et millimétriques se multiplient dans le domaine des télécommunications. Dans la chaine de réception/transmission, l'amplificateur de puissance (PA) est un élément clé et il est critique au bon fonctionnement des transmissions. La fiabilité de ce dernier est un élément important car les excursions RF aux bornes du dispositif sont fortes et les formes de signaux sont complexes, mettant en jeux des mécanismes de vieillissement en dynamique. Dans ce contexte, le concepteur doit s'appuyer sur des outils de simulation de vieillissement pour pouvoir dimensionner correctement son circuit. Un des premiers objectifs de la thèse est de mieux comprendre les mécanismes de vieillissement mis en jeux au niveau CMOS à travers des campagnes de stress en DC et en RF large signal sur un banc Load-Pull. Les transistors étudiés seront des MOS avec oxyde fin ainsi que des dispositifs optimisés pour la forte puissance (DMOS). Ensuite, différentes topologies de l'étage de puissance seront étudiées afin de corréler le design avec un gain éventuel en fiabilité. Pour finir, un système de monitoring in-situ de la dégradation du dispositif sera proposée afin de compenser les pertes de performance ou d'alerter en cas de défaillance imminente.

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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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Abstractions basiques pour des systèmes distribués tolérant aux fautes byzantines, consistantes et auditable.

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Lab.systèmes d'information de confiance, intelligents et auto-organisants

01-10-2020

SL-DRT-20-1265

antonella.delpozzo@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

En même temps que la sécurité et la confidentialité, l'auditabilité des données a récemment pris de plus en plus d'importance avec l'avènement du règlement général sur la protection des données (RGPD). En résumé, le RGPD est un ensemble de réglementations couvrant l'ensemble du cycle de vie des données personnelles, ce qui a un effet dramatique sur les systèmes d'information (SI) actuels, en particulier les stockages de données distribués et la technologie émergente qu'est la blockchain. L'objectif de cette thèse de doctorat est de formaliser les critères du RGPD dans le contexte des abstractions de systèmes distribués et d'évaluer la faisabilité de solutions de systèmes distribués conformes au RGPD. Le résultat de cette thèse sera une compréhension plus claire des possibilités (en termes de nouveaux protocoles) et des impossibilités pour la prochaine génération d'abstractions distribuées conformes au RGPD.

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