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1. INSA DE LYON / STMICROELECTRONICS Modélisation du bruit dans les circuits intégrés mixtes

Le projet vise à concevoir une méthodologie de conception adaptée aux filières de fabrication CMOS ou BiCMOS de STMicroelectronics, et aux logiciels couramment utilisés dans l'entreprise.

Dans beaucoup d'applications liées de près ou de loin aux télécommunications, la cohabitation de l'électronique analogique et de l'électronique numérique dans une seule et même puce (dite mixte) est nécessaire pour simplifier les designs. Cette cohabitation n'est pas sans poser de problème, le bruit généré par les parties numériques ayant tendance à entraver le fonctionnement des très sensibles sections analogiques. Pour cette raison, Pierre Dautriche, en charge de la conception des circuits mixtes de la division STB (set top box) de STMicroelectronics (STM - Grenoble, Isère), souhaite entamer un travail de fond sur le sujet. Objectif : « Définir une méthodologie capable de prendre en compte l'impact des différentes sources perturbatrices dans les circuits intégrés mixtes et radiofréquences, et les rendre ainsi plus robustes. »

Un candidat à ce travail s'étant manifesté dès l'année dernière au sein même de l'équipe de Pierre Dautriche, il ne restait plus à ce dernier qu'à offrir à l'intéressé un encadrement scientifique approprié. Chose faite début 2003, avec la signature d'une convention de thèse Cifre (Convention industrielle de formation par la recherche) entre Olivier Valorge (26 ans), STM et le Laboratoire de physique de la matière (LPM) de l'Insa de Lyon, représenté dans cette convention par Francis Calmon et Christian Gontrand (enseignants-chercheurs). Choisi sur ses compétences en matière de mesure du bruit basse fréquence, le LPM reçoit une dotation d'environ 9 000 euros par an pour sa mission d'accueil.

Un bruit menaçant

« Ce partenariat, qui s'ajoute à une longue liste d'études menées en collaboration avec STM (CMOS ultime, fiabilité des mémoires, diélectriques...), se caractérise par la diversité et la complexité des phénomènes physiques à prendre en compte, commente Francis Calmon. Le bruit peut naître du circuit lui-même, mais aussi de son environnement. Par ailleurs, il emploie des moyens très divers pour se propager : à travers le substrat ou les alimentations, par couplage électromagnétique ou encore par l'intermédiaire des interconnexions métalliques. Avec ses capacités et inductances parasites, le boîtier, en particulier, est un incroyable foyer de perturbations. »

Bref, le bruit est une menace réelle en microélectronique, et le projet apparaît vraiment important pour STM. « C'est parce que les phénomènes sont hypercomplexes qu'aucun logiciel de simulation satisfaisant n'est encore sur le marché, analyse Pierre Dautriche. Les quelques outils disponibles se révèlent très difficilement exploitables pour les circuits de grande taille, à la fois pour des raisons de temps de calcul et de réalisme. Nous en sommes encore réduits à utiliser des astuces de conception (caissons d'isolation, substrats résistifs...) et à compter sur l'expérience et l'intuition des concepteurs. D'où certains déboires que nous souhaiterions éviter à l'avenir, grâce à la mise au point de cette méthodologie que nous voulons rigoureuse mais simple, efficace, et surtout compatible avec nos outils de design actuels... »

Un projet ambitieux

Trois années de travail effectuées par un seul homme permettront-elles d'arriver à un tel résultat ? Il est permis d'en douter compte tenu du peu de succès qu'ont, jusqu'à présent, connu les ténors de la CAO électronique. D'autant que ce projet ambitieux prévoit la prise en compte de l'ensemble des technologies de fabrication mises en oeuvre chez STM (HCMOS, BiCMOS, RFCMOS...) et qu'il implique la participation d'équipes autres que celle de Pierre Dautriche : R&D radiofréquences de STM/Crolles, "packaging" de STM/CMG (Consumer Micro Group)... Mais au moins les bases d'une résolution globale du problème seront-elles posées.

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