Les avancées technologiques de ces dernières années, combinées au succès avéré et toujours croissant des communications sans fil, ont tout naturellement donné naissance à un nouveau type de réseaux sans fil, communément appelés Body Area networks. A terme, ces réseaux corporels sans fil doivent permettre à un ensemble de senseurs bio-médicaux répartis sur le corps humain de communiquer, soit pour échanger des informations en vue d'un traitement en temps réel du patient, soit pour enregistrer des données physiologiques en vue d'une analyse ultérieure.<p><p>L’objectif de cette Thèse vise la réduction de la consommation énergétique au niveau des senseurs de sorte à leur garantir une autonomie de quelques mois, voire de quelques années. En réponse à cette contrainte énergétique, une association innovante de deux technologies émergentes est proposée, à savoir une combinaison des transmissions à ultra-large bande aux systèmes à multiples antennes. Une nouvelle architecture pour les réseaux corporels sans fil est donc envisagée pour laquelle les performances doivent être évaluées. Notre principale contribution à cet objectif consiste en la proposition d'une modélisation spatio-temporelle complète du canal de transmission dans le cadre de senseurs répartis autour du corps. Cette modélisation fait appel à la définition de nouveaux modèles, l'élaboration d'outils spécifiques d'extraction de paramètres et une compréhension fine des mécanismes de propagation liés à la proximité du corps humain. Ce manuscrit présente les résultats majeurs de nos recherches en cette matière.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this thesis we study the key requirements and solutions for the feasibility and application of Ethernet-TCP/IP technology to the networks we termed Highly-Variable Real-Time Networks (HVRN). This particular class of networks poses exceptionally demanding requirements because their physical and logical topologies are both temporally and spatially variable. We devised and introduced specific mechanisms for applying Ethernet-TCP/IP to HVRNs with particular emphasis on effective and reliable modular connectivity. Using a railroad train as a reference, this work analyzes the unique requirements of HVRNs and focuses on the backbone architecture for such a system under Ethernet and TCP/IP. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This thesis addresses the phenomena of Mobile Virtual Network Operators (MVNO): often MVNO do not come from the telecom sector but they rent the network to mobile operators to become fully mobile operators on their own. So they compete directly not only with the other mobile operators but also with their hosting mobile operator.<p><p>Hosting MVNOs, supporting them from both operational and commercial perspectives are new challenges for the mobile operators: they have to set up a specific internal organization because they used to be a vertically integrated industrial structure. All of this represents tremendous changes for them.<p><p>This thesis describes first the strategic models for hosting MVNOs. The regulatory aspects, that are an essential driver for the liberalization of network economies, are then analyzed. The key point is: are the MVNO able to increase the efficiency and competitiveness of mobile markets.<p><p>Another important aspect is the modelling of a mobile network: the MVNOs will use some components while other components are unuseful for them. Without such model, it is impossible to derive the right costs and price to be charged to the MVNO in order to have a win win industrial model for both the MVNO and its hosting operator.<p><p>A case study of a corporate MVNO focusing on needs of multinationals is analyzed. Such case study describes all the steps for an economic actor to become MVNO from scratch. Such MVNO are not yet present although there is a market demand.<p>The last chapter makes a comparative study of the MVNO markets in the European Union.<p><p>Cette étude aborde le phénomène des opérateurs de réseaux mobiles virtuels ;il s’agit d’acteurs économiques - parfois sans lien aucun avec les télécommunications - qui louent le réseau d’opérateurs mobiles ;ils deviennent à leur tour opérateurs à part entière au point de devenir concurrent non seulement des autres opérateurs mobiles mais aussi de l’opérateur mobile qui leur a loué une partie de son réseau.<p><p>L’hébergement technique de l’opérateur virtuel, son support opérationnel et commercial, l’organisation que doit mettre en place l’opérateur mobile pour héberger son opérateur virtuel afin de partager avec lui son réseau sont des nouveaux défis auxquels les opérateurs mobiles, habitués à être des structures industrielles totalement intégrées verticalement, font face pour la première fois.<p><p>Cette étude traite des modèles d’implémentation des opérateurs de réseaux mobiles virtuels :elle aborde d’abord les aspects stratégiques qui fixent le cadre pour les opérateurs mobiles qui veulent ou sont forcés à héberger des opérateurs virtuels. Les aspects réglementaires, une composante essentielle des économies de réseaux en voie de libéralisation, sont ensuite étudiés, en particulier, comment les opérateurs virtuels peuvent contribuer à améliorer la compétitivité et la libéralisation de ces marchés.<p><p>L’étude modélise ensuite le réseau d’un opérateur mobile de façon à mettre en évidence les éléments à partager qui seront utilisés par l’opérateur virtuel. Cette modélisation est essentielle pour déterminer le coût de l’hébergement et du partage du réseau de façon à créer les conditions de rentabilité de ce modèle d’opérateur virtuel.<p><p>On aborde enfin un cas d’étude d’un candidat à devenir opérateur de réseau mobile virtuel qui souhaite répondre à la demande transnationale des grandes entreprises. Ce type d’opérateur virtuel est encore inexistant de nos jours.<p>Enfin, nous terminons par une étude comparée de la situation des opérateurs mobiles virtuels à travers l’Union Européenne.<p><p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this thesis, an approach is presented for the generation of grids suitable for the simulation of high Reynolds number viscous flows in complex three-dimensional geometries. The automatic and reliable generation of such grids is today on the biggest bottlenecks in the industrial CFD simulation environment.<p><p>In the proposed approach, unstructured tetrahedral grids are employed for the regions far from the viscous boundaries of the domain, while semi-structured layers of high aspect ratio prismatic and hexahedral elements are used to provide the necessary grid resolution inside the boundary layers and normal to the viscous walls. The definition of the domain model is based on the STEP ISO standard and the topological information contained in the model is used for applying the hierarchical grid generation parameters defined by the user. An efficient, high-quality and robust algorithm is presented for the generation of the unstructured simplicial (triangular of tetrahedral) part of the grid. The algorithm is based on the Delaunay triangulation and the internal grid points are created following a centroid or frontal approach. For the surface grid generation, a hybrid approach is also proposed similar to the volume.<p>Semi-structured grids are generated on the surface grid (both on the edges and faces of the domain) to improve the grid resolution around convex and concave ridges and corners, by aligning the grid elements in the directions of high solution gradients along the surface. A method is also developed for automatically setting the grid generation parameters related to the surface grid generation based on the curvature of the surface in order to obtain an accurate and smooth surface grid. Finally, a semi-structured prismatic/hexahedral grid generation algorithm is presented for the generation of the part of grid close to the viscous walls of the domain. The algorithm is further extended with improvements meant to increase the grid quality around concave and convex ridges of the domain, where the semi-structured grids are known to be inadequate.<p><p>The combined methodology is demonstrated on a variety of complex examples mainly from the automotive and aeronautical industry. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La protéine de nucléocapside du VIH-1 (NCp7) joue un rôle important dans plusieurs étapes du cycle viral. Ses interactions dans l’environnement intracellulaire dans les conditions proches d’une vraie infection sont peu décrites. L’objectif de ce projet de thèse a été de développer des approches d’imagerie permettant de suivre la NCp7 au cours des étapes précoces du cycle viral directement dans les cellules infectées. En analysant l’intensité des pseudovirus fluorescents nous avons montré un effet de « dequenching » de fluorescence témoignant d’une diminution de la concentration en NCp7 au sein des particules virales, résultant très probablement du relargage des molécules de nucléocapside à partir des complexes viraux. Ces résultats montrent pour la première fois la libération de la NCp7 dans le cytoplasme lors de la transcription inverse. Les pseudovirus NCp7-TC ont ensuite été imagés en haute résolution par microscopie PALM. Les images de distribution de la NCp7 marquée ont révélé la présence de la NCp7-TC à l'intérieur du noyau. Nous avons mis en evidence par microscopie électronique la presence de la NCp7-TC à proximité de pores nucléaires. / The nucleocapsid protein of HIV-1 (NCp7) plays an important role in several stages of the viral cycle. Its interactions in the intracellular environment under conditions close to true infection are not well described. The objective of this thesis project was to develop imaging approaches to monitor NCp7 during the early stages of the viral cycle directly in infected cells. By analyzing the intensity of the fluorescent pseudoviruses, we showed a fluorescence "dequenching" effect indicating a decrease in the NCp7 concentration within the virus particles, most likely resulting from the release of the nucleocapsid molecules from the viral complexes. These results show for the first time the release of NCp7 into the cytoplasm during reverse transcription. The pseudoviruses NCp7-TC were then imaged in high resolution by PALM microscopy. The distribution images of labeled NCp7 revealed the presence of NCp7-TC within the nucleus. We have demonstrated the presence of NCp7-TC in the vicinity of nuclear pores by electron microscopy.

Le recuit photonique est une technologie émergente basée sur la conversion instantanée del’énergie lumineuse absorbée par les nanoparticules (NPs) en chaleur. Dans ces travaux, il estdéployé sur des pistes d’interconnexions imprimées sur support souple par jet de matière, àpartir d’une encre de NPs d’argent (Ø=25nm).Une étude des paramètres du procédé a permis d’établir le lien entre ces derniers (énergie,fréquence) et la résistance carrée (120m!/ ) induite. Celui-ci a été confirmé grâce à unemodélisation thermique multicouches et au développement d’une instrumentation inéditemesurant, toutes les 4μs, les variations de la résistance pendant le recuit photonique (quelquesms). La stabilisation de la résistance corrélée avec les propriétés optiques du film est optimalepour une exposition de 2-3J/cm² induisant un échauffement à environ 200°C.L’analyse de la microstructure des films par diffraction des rayons X met en évidence le lienentre la croissance des cristallites et la résorption des défauts. La minimisation de la résistanceélectrique est corrélée à la croissance du collet entre les nanoparticules par diffusion atomiquede surface. De plus, une meilleure cohésion des NPs améliore la dureté par rapport au recuit àl’étuve.La résistance électrique de contact (200m!) entre les plots d’interconnexion d’une puce ensilicium et les pistes imprimées a été mesurée grâce à un montage dédié de mesure électriqueau nano-indendeur. Les forces à appliquer (300mN par bump) / Photonic sintering is an emerging technology based on the instantaneous conversion ofabsorbed light energy by nanoparticles (NPs) into heat. In this work, it is used oninterconnections printed on flexible substrates by inkjet printing of a metal silver nanoinkwith particle mean diameter of Ø=25nm.A process parameters study has allowed us to link them (energy, frequency) with theinduced sheet resistance (120m!/ ). This has been confirmed through thermal modeling ofthe multilayer system, and also by monitoring the resistance variations in-situ duringphotonic sintering (a few ms) using an innovative characterization tool, allowingmeasurements every 4 μs. The electrical resistance stabilization correlated with the opticalproperties of the film was found to be optimal for an exposition of 2-3J/cm², whichcorresponds to heating up to approximately 200°C.Films microstructure analysis with X-ray diffraction enlightens the link between crystallitescoarsening and defaults density reduction. The minimization of electrical resistivity iscorrelated with neck growth between nanoparticles trigged by surface atomic diffusion.Moreover, a stronger cohesion between NPs improves the mechanical hardness compared toclassical oven curing.The electrical contact resistance (200m!) between a silicon chip interconnection bumpand printed tracks is measured thanks to an in-house setting for electrical measurement withthe nanoindenter. The level of forces to apply (300mN per bump) is optimized and transferredto a thermocompression by industrial equipment. A set of prototypes are fabricated andconfirm the compatibility of these technologies with a future industrial integration.

L’intégration ultime de convertisseurs à découpage repose sur deux axes de recherche. Le premier axe est de développer les convertisseurs à capacités commutées. Cette approche est compatible avec une intégration totale sur silicium, mais limitée en terme de densité de puissance. Le second axe est l’utilisation de convertisseurs à inductances, qui pâtissent d’imposants composants passifs. Une augmentation de la fréquence permet de réduire les valeurs des composants passifs. Cependant une augmentation de la fréquence implique une augmentation des pertes par commutation, ce qui est contrebalancé par l’utilisation d’une technologie de fabrication plus avancée. Ces technologies plus avancées souffrent quant à elles de limitations au niveau de leur tension d’utilisation. Convertir une tension de 3,3V vers une tension de 1,2V apparait donc comme un objectif ambitieux, particulièrement dans le cas où les objectifs de taille minimale et de rendement supérieur à 90 % sont visés. Un assemblage 3D des composants actifs et passifs permet de minimiser la surface du système. Un fonctionnement à haute fréquence est aussi considéré, ce qui permet de réduire les valeurs requises pour les composants passifs. Dans le contexte de l’alimentation « on-chip », la technologie silicium est contrainte par les fonctions numériques. Une technologie 40 nm CMOS de type « bulk » est choisie comme cas d’étude pour une tension d’entrée de 3,3 V. Les transistors 3,3 V présentent une figure de mérite médiocre, les transistors 1,2 V sont donc choisis. Ce choix permet en outre de présenter une meilleure compatibilité avec une future intégration sur puce. Une structure cascode utilisant trois transistors en série est étudiée est confrontée à une structure standard à travers des simulations et mesures. Une fréquence de +100MHz est choisie. Une technologie de capacités en tranchées est sélectionnée, et fabriquée sur une puce séparée qui servira d’interposeur et recevra la puce active et les inductances. Les inductances doivent être aussi fabriquées de manière intégrée afin de limiter leur impact sur la surface du convertisseur. Ce travail fournit un objet contenant un convertisseur de type Buck à une phase, avec la puce active retournée (« flip-chip ») sur l’interposeur capacitif, sur lequel une inductance est rapportée. Le démonstrateur une phase est compatible pour une démonstration à phases couplées. Les configurations standard et cascode sont comparées expérimentalement aux fréquences de 100 MHz et 200 MHz. La conception de la puce active est l’élément central de ce travail, l’interposeur capacitif étant fabriqué par IPDiA et les inductances par Tyndall National Institute. L’assemblage des différents sous-éléments est réalisé via des procédés industriels. Un important ensemble de mesures ont été réalisées, montrant les performances du convertisseur DC-DC délivré, ainsi que ses limitations. Un rendement pic de 91,5 % à la fréquence de 100 MHz a été démontré. / Ultimate integration of power switch-mode converter relies on two research paths. One path experiments the development of switched-capacitor converters. This approach fits silicon integration but is still limited in term of power density. Inductive DC-DC architectures of converters suffer by the values and size of passive components. This limitation is addressed with an increase in frequency. Increase in switching losses in switches leads to consider advanced technological nodes. Consequently, the capability with respect to input voltage is then limited. Handling 3.3 V input voltage to deliver an output voltage in the range 0.6 V to 1.2 V appears a challenging specification for an inductive buck converter if the smallest footprint is targeted at +90 % efficiency. Smallest footprint is approached through a 3D assembly of passive components to the active silicon die. High switching frequency is also considered to shrink the values of passive components as much as possible. In the context of on-chip power supply, the silicon technology is dictated by the digital functions. Complementary Metal-Oxide- Semiconductor (CMOS) bulk C40 is selected as a study case for 3.3 V input voltage. 3.3 V Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET) features poor figure of merits and 1.2 V standard core, regular devices are preferred. Moreover future integration as an on-chip power supply is more compatible. A three-MOSFET cascode arrangement is experimented and confronted experimentally to a standard buck arrangement in the same technology. The coupled-phase architecture enables to reduce the switching frequency to half the operating frequency of the passive devices. +100MHz is selected for operation of passive devices. CMOS bulk C40 offers Metal-Oxide-Metal (MOM) and MOS capacitors, in density too low to address the decoupling requirements. Capacitors have to be added externally to the silicon die but in a tight combination. Trench-cap technology is selected and capacitors are fabricated on a separate die that will act as an interposer to receive the silicon die as well as the inductors. The work delivers an object containing a one-phase buck converter with the silicon die flip-chipped on a capacitor interposer where a tiny inductor die is reported. The one-phase demonstrator is suitable for coupled-phase demonstration. Standard and cascode configurations are experimentally compared at 100 MHz and 200 MHz switching frequency. A design methodology is presented to cover a system-to-device approach. The active silicon die is the central design part as the capacitive interposer is fabricated by IPDiA and inductors are provided by Tyndall National Institute. The assembly of the converter sub-parts is achieved using an industrial process. The work details a large set of measurements to show the performances of the delivered DC/DC converters as well as its limitations. A 91.5% peak efficiency at 100MHz switching frequency has been demonstrated.

Il y a actuellement un intérêt croissant pour la construction des dispositifs électroniques à semiconducteur pour les applications domotiques. La technologie des semiconducteurs de puissance a été essentiellement limitée au silicium. Récemment, de nouveaux matériaux ayant des propriétés supérieures sont étudiés en tant que remplaçants potentiels, en particulier : le nitrure de gallium et le carbure de silicium. L'état actuel de développement de la technologie 4H-SiC est beaucoup plus mature que pour le GaN. Cependant, l'utilisation de 4H-SiC n’est pas une solution économiquement rentable pour la réalisation des redresseurs Schottky 600 V. Les progrès récents dans le développement des couches épitaxiées de GaN de type n sur substrat Si offrent de nouvelles perspectives pour le développement des dispositifs de puissance à faible coût. C’est dans ce cadre que ma thèse s’inscrit pour réaliser avec ce type de substrat, un redresseur Schottky de puissance avec un calibre en tension de l’ordre de 600V. Deux architectures de redresseurs sont exposées. La première est une architecture pseudo-verticale proposée dans le cadre du projet G2ReC et la deuxième est une architecture latérale à base d’hétérojonction AlGaN/GaN obtenue à partir d'une structure de transistor HEMT. L’optimisation de ces deux dispositifs en GaN est issue de simulation par la méthode des éléments finis. Dans ce cadre, une adaptation des modèles de simulation à partir des paramètres physiques du GaN extraits depuis la littérature a été effectuée. Ensuite, une étude d’influence des paramètres géométriques et technologiques sur les propriétés statiques en direct et en inverse des redresseurs a été réalisée. Enfin, des structures de tests ont été fabriquées et caractérisées afin d’évaluer et d’optimiser le caractère prédictif des simulations par éléments finis. Ces études nous ont conduit à identifier l'origine des limites des structures de première génération et de définir de nouvelles structures plus performantes. / There is increasing interest in the fabrication of power semiconductor devices in home automation applications. Power semiconductor technology has been essentially confined to Si. Recently, new materials with superior properties are being investigated as potential replacements, in particular silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN). The current state of development of SiC technology is much more mature than for GaN. However, the use of 4H-SiC is not a cost effective solution for realizing a medium and high voltage Schottky diode. Recent advances on the development of thick n-type GaN epilayers on Si substrate offer new prospects for the development of a low-cost Schottky rectifiers for at least medium voltage range 600 V. In the context of our thesis, two types of GaN based rectifier architectures have been studied. The first one is a pseudo-vertical architecture proposed during previous G2ReC project. The second one has a lateral structure with AlGaN/GaN heterojunction, derived from a HEMT structure. The optimization of the Schottky rectifiers has been achieved by finite element simulations. As a first step, the models are implemented in the software and adjusted with the parameters described in the literature. The influence of the geometrical and physical parameters on the specific on-resistance and on the breakdown voltage has been analysed. Finally, the test devices have been realized and characterized to optimize and to validate the parameters of these models. These studies lead to identify the limits of the structures and create a new generation of powerful structures.

Ce travail porte sur l'étude du mélange thermodurcissable - thermoplastique (époxyamine / polyetherimide avec séparation de phase) pour évaluer les performances électriques et thermiques. Ces matériaux seraient des nouveaux candidats pour remplacer la couche d'encapsulation dans les semi-conducteurs, par exemple ceux utilisés comme interrupteur dans les applications électroniques de puissance. Les mélanges de polymères seraient un nouveau candidat en tant qu'isolant pour le système. La matrice epoxy-amine seul et les melanges epoxy / Polyetherimide on été caractérisés par microscopie électronique à transmission, microscopie électronique à balayage, Calorimétrie différentielle à balayage, analyse thermogravimétrique, analyse mécanique dynamique, analyse diélectrique avec simulation analytique et des mesures de conductivité électrique et de tension de claquage ont également été entreprises. Ces techniques complémentaires ont d'abord été utilisées pour étudier la séparation de phases et ensuite pour quantifier la taille des nodules de thermoplastiques dans la matrice thermodurcissable. Cette séparation de phase a été examiné et a montré une diminution des valeurs diélectriques de 15% et une augmentation de la tension de claquage par rapport au système époxy-amine pur. / This work deals with the study of thermoset-thermoplastic blend (epoxy-amine/poly-etherimide phase separated) to assess the electrical and thermal performances. These materials would be new candidates to replace the encapsulation layer in semiconductors, for example ones used as switches in power electronic applications. Polymers blends would be a novel candidate as an insulator for the system. Pure epoxy system as well as Epoxy/Polyetherimide blends where characterized by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, dynamic mechanical analysis, dielectric analysis with analytical simulation, electrical conductivity and breakdown voltage measurements. These complementary techniques were used first to investigate the presence of the phase separation phenomenon and secondly to quantify the separated nodules size. The effect of this phase separation was examined and showed a decrease in the dielectric values of 15 % and an increase in the breakdown voltage compared to the pure epoxy system. It was finally simulated to show a close assumption of what is found experimentally.

Lors de l’irradiation en réacteur, des gaz de fission tels que le xénon et le krypton sont produits. Ces gaz diffusent dans le combustible, mais peuvent également précipiter sous forme de bulles. En outre,les réactions de fission conduisent à la formation de défauts ponctuels (lacunes ou interstitiels) et sous forme d’amas (dislocations ou cavités). L’obtention de données expérimentales sur la migration des gaz de fission en présence de défauts est nécessaire afin d’améliorer la compréhension et la modélisation du comportement du combustible sous irradiation. La démarche mise en place dans ce travail a pour objectif d’étudier la diffusion thermique des gaz et de comprendre leur interaction avec les défauts d’irradiation. Elle repose sur la réalisation d’études à effets séparés couplant des irradiations/implantations aux ions à des techniques de caractérisation fines. La Spectroscopie d’Annihilation des Positons (SAP) complétée par la Microscopie Electronique en Transmission (MET)permet de caractériser les défauts (ponctuels et/ou sous forme d’amas) générés par l’irradiation et de suivre leur évolution en température. En parallèle, la modélisation des cinétiques de relâchement des gaz rares mesurées par désorption thermique couplée à la spectrométrie de masse, permet d’obtenir les coefficients de diffusion des gaz et de mettre en lumière les phénomènes de piégeage opérants. La synthèse de ces résultats expérimentaux nous amène à identifier les mécanismes de migration des gaz et à décrire leurs interactions avec les défauts d’irradiation. / During in-reactor irradiation, fission gases such as xenon or krypton are produced. In the fuel, those gases diffuse and precipitate to form bubbles. In addition, fission reactions induce small defects(vacancies and interstitials) and larger defects (cavities and dislocations) formation. Data acquire menton fission gases migration considering radiation-induced defects is thus necessary to better understand and improve models of in-pile fuel behavior. The experimental approach developed in this work aims to study thermal diffusion of rare gases and to understand their interaction with radiation-induced defects.To do this, separated effect studies were performed coupling ion implantations/irradiations to fine characterization techniques. Positron Annihilation Spectroscopy (PAS) coupled to Transmission Electron Microscopy (TEM) observations allows for defects characterizations (vacancies and/or cavities induced by ion implantation) and for their thermal behavior study. On the other hand, gas release measurements are performed by thermal desorption spectrometry. Simulation of gas kinetic release allows to determine diffusion coefficients and to lighten trapping mechanisms. The synthesis of those various experimental results brings us to identify gas migration mechanism and to describe their interaction with radiation-induced defects.