Afin de permettre le développement de modèles manipulables par les concepteurs, il est nécessaire de pouvoir comprendre le fonctionnement des nanotubes, en particulier le transport des électrons et leurs propriétés électroniques. C'est dans ce contexte général que cette thèse s'intègre. Le travail a été mené sur quatre plans : • Développement de modèles permettant la description des phénomènes physiques importants au niveau des dispositifs, • Expertise sur le fonctionnement des nano-composants permettant de dégager les ordres de grandeurs pertinents pour les dispositifs, les contraintes, la pertinence de quelques procédés de fabrication (reproductibilité, taux de défauts), • Collection de caractéristiques mesurées et développement éventuel d'expériences spécifiques, • Expertise et conception des circuits innovatifs pour l'électronique numérique avec ces nano-composants. Mots clés — Modélisation compacte, transistor Schottky à nanotube de carbone, simulation circuit, cellule mémoire SRAM, effet tunnel, WKB.

Aujourd'hui, les mémoires SRAM sont faites avec les technologies les plus rapides et sont parmi les éléments les plus importants dans les systèmes complexes. Les cellules SRAM sont souvent conçues en utilisant les dimensions minimales du nœud technologique. En conséquence, les SRAM sont plus sensibles à de nouveaux phénomènes physiques qui se produisent dans ces technologies, et sont donc extrêmement vulnérables aux défauts physiques. Afin de détecter si chaque composant est défectueux ou non, des procédures de test de haut coût sont employées. Différentes questions liées à cette procédure de test sont compilées dans ce document. Un des principaux apports de cette thèse est d'établir une méthode pour définir les conditions environnementales lors de la procédure de test afin de capter des défauts non-déterministe. Puisque des simulations statistiques sont souvent utilisées pour étudier des défauts non-déterministes, une méthode de simulation statistique efficace a été spécialement conçue pour la cellule SRAM. Dans cette thèse, nous traitons aussi la caractérisation de fautes, la caractérisation de la variabilité et la tolérance aux fautes. / Nowadays, Static Random Access Memories (SRAM) are made with the fastest technologies and are among the most important components in complex systems. SRAM bit-cell transistors are often designed using the minimal dimensions of the technology node. As a consequence, SRAMs are more sensitive to new physical phenomena that occur in these technologies, and hence are extremely vulnerable to physical defects. In order to detect whether each component is defective or not, high cost test procedures are employed. Different issues related to this test procedure were studied during this thesis, and are compiled in this document. One of the main contributions of this thesis was to establish a method to set the environmental conditions during the test procedure in order to capture non-deterministic faults. Since statistical simulations are often used to deal with non-deterministic faults, an efficient statistical simulation method was specially conceived for the 6 transistors SRAM bit-cell. In this thesis, we equally deal with fault characterization, variability characterization and fault tolerance.

Afin de permettre le développement de modèles manipulables par les concepteurs, il est nécessaire de pouvoir comprendre le fonctionnement des nanotubes, en particulier le transport des électrons et leurs propriétés électroniques. C’est dans ce contexte général que cette thèse s’intègre. Le travail a été mené sur quatre plans : développement de modèles permettant la description des phénomènes physiques importants au niveau des dispositifs, expertise sur le fonctionnement des nano-composants permettant de dégager les ordres de grandeurs pertinents pour les dispositifs, les contraintes, la pertinence de quelques procédés de fabrication (reproductibilité, taux de défauts, collection de caractéristiques mesurées et développement éventuel d'expériences spécifiques, expertise et conception des circuits innovatifs pour l’électronique numérique avec ces nano-composants. / This PhD work presents a computationally efficient physics-based compact model for the Schottky barrier (SB) carbon nanotube field-effect transistor (CNTFET). This compact model includes a new analytical formulation of the channel charge, taking into account the influence of the source and drain SBs. Compact model simulation results (I–V characteristic and channel density of charge) as well as Monte Carlo simulation results, which are provided by a recent work, will be given and compared to each other and also to experimental data to validate the used approximations. Good agreement is observed over a large range of gate and drain biases. Furthermore, a scaling study is presented to examine the impact of technological parameters on the device figure of merit. Then, for the assessment of the SB on circuit performances, traditional logical circuits are designed using the SB-CNTFET compact model, and results are compared with a conventional CNTFET with zero-SB height. Finally, exploiting the particular properties of SB-CNTFETs, a three-valued static memory that is suitable for high density integration is presented.

Les particules de l'environnement radiatif naturel sont responsables de dysfonctionnements dans les systèmes électroniques. Dans le cas d'applications critiques nécessitant une très haute fiabilité, il est primordial de répondre aux impératifs de sûreté de fonctionnement. Pour s'en assurer et, le cas échéant, dimensionner les protections de manière adéquate, il est nécessaire de disposer d'outils permettant d'évaluer la sensibilité de l'électronique vis-à-vis de ces perturbations.L'objectif de ce travail est le développement d'outils à destination des ingénieurs pour la prédiction des aléas logiques induits par les radiations dans les mémoires SRAM. Dans un premier temps, des bases de données de réactions nucléaires sont construites à l'aide du code de simulation Geant4. Ces bases de données sont ensuite utilisées par un outil Monte-Carlo dont les prédictions sont comparées avec des résultats d'irradiations que nous avons effectuées sur des mémoires SRAM en technologie 90 et 65 nm. Enfin, des critères simplifiés reposant sur une amélioration de la méthode SIMPA nous permettent de proposer un outil d'ingénieur pour la prédiction de la sensibilité aux protons ou aux neutrons à partir des données expérimentales ions lourds. Cette méthode est validée sur des technologies de SRAM très largement submicroniques et permet l'estimation des évènements multiples, une problématique croissante pour les applications spatiales, avioniques et terrestres. / Particles from natural radiation environment can cause malfunctions in electronic systems. In the case of critical applications involving a very high reliability, it is crucial to fulfill the requirements of dependability. To ensure this and, if necessary, to adequately design mitigations, it is important to get tools for the sensitivity assessment of electronics towards radiations.The purpose of this work is the development of prediction tools for radiation-induced soft errors, which are primarily intended for end users. In a first step, the nuclear reaction databases were built using the Geant4 toolkit. These databases were then used by a pre-existing Monte-Carlo tool which predictions were compared with experimental results performed on 90 and 65 nm SRAM devices. Finally, simplified criteria enabled us to propose an engineering tool for the prediction of the proton or neutron sensitivity from heavy ion data. This method was validated on deep submicron devices and allows the user to estimate multiple events, which are a crucial issue in space, avionic and ground applications.