Thèse doctorat : Informatique : Rennes 1 : 2007. / Bibliogr. p. 115-118.

Thèse doctorat : Electronique. Dispositifs de l'Electronique Intégrée : Villeurbanne, INSA : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 115-119.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Informatique : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3752. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p.147-156.

La simulation informatique est un outil incontournable dans les sciences expérimentales. La puissance de calcul croissante des ordinateurs associée au parallélisme et aux avancées dans la modélisation mathématique des phénomènes physiques permet de réaliser virtuellement des expériences de plus en plus complexes. De plus, l'émergence de la programmation GPU a considérablement accru la qualité et la rapidité de l'affichage. Ceci a permis de démocratiser la visualisation sous forme graphique des résultats de simulation. La visualisation scientifique peut être passive : l'utilisateur peut suivre l'évolution de la simulation ou bien observer ses résultats après que le calcul soit terminé. Elle peut aussi être interactive lorsque le chercheur peut agir sur la simulation alors qu'elle se déroule. Créer de telles applications complexes n'est cependant pas à la portée de tout scientifique non informaticien. La programmation par composants est, depuis des années, mise en avant comme une solution à ce problème. Elle consiste à construire des applications en interconnectant des programmes exécutant des tâches élémentaires. Ce mémoire présente un modèle de composants et une méthode de composition d'applications de visualisation scientifique interactive. Elle s'intéresse, en particulier, à la conciliation de deux contraintes majeures dans la coordination de ces applications : la performance et la cohérence. / Computer simulation is an essential tool in experimental sciences. The increasing computing power, parallelism and the advances in the mathematical modeling of physical phenomena allow to virtually run always more complex experiments. In addition, the rise of GPU programming has greatly increased the quality and performance of display. This has allowed to spread the graphical visualization of simulation results. Scientific visualization can be passive: the user can only follow the simulation's progress or observe its results when it is done. It can also be interactive in which case the researcher can act on the simulation while it is running. Creating such complex applications can, however, be tedious for non-computer-scientists. Component-based development is, for years, highlighted as a solution to this problem. It consists in building applications by interconnecting small programs completing elementary tasks. This thesis presents a component model and a method for composing interactive scientific visualization applications. It particularly focuses on the balance between two major constraints of these applications: performance and coherence.

L’étude présentée s’inscrit dans le cadre général de l’amélioration de la fiabilité mécanique des composants électroniques. Les composants de type WL-CSP (Wafer-Level Chip-Scale Package : boîtier aux dimensions comparables à celles de la puce) sont couramment utilisés dans les appareils nomades (par exemple les téléphones) et assurent de nombreuses fonctions. La tenue dans le temps de ces appareils passe par l’allongement de la durée de vie de leurs éléments. Ce sujet est une problématique complexe car la structure des composants peut varier selon les technologies employées et nécessite des essais spécifiques, qui consomment beaucoup de temps et de ressources.Un modèle numérique est développé afin d’accélérer le développement des boîtiers de ces composants et d’optimiser les ressources disponibles. Des essais de fiabilité sont menés sur le test de chute et un banc d’essai de flexion est mis en place. Les résultats de ces essais permettent de valider la simulation numérique et de mettre au point un modèle de fatigue.D’autre part, une campagne de caractérisation des matériaux permet de déterminer les propriétés mécaniques de la structure étudiée. La caractérisation concerne notamment les couches minces pour lesquelles les propriétés mécaniques sont fortement dépendantes de leurs conditions de dépôts.Ces éléments sont incorporés dans un modèle numérique incluant un certain nombre d’hypothèses. Le modèle est confronté à l’expérience pour déterminer les constantes d’un modèle de fatigue. Ensuite, la simulation et le modèle de fatigue sont utilisés conjointement pour évaluer l’influence de paramètres géométriques et matériaux sur la fiabilité des composants de type WL-CSP. / The work described in this report is related to the mechanical improvement of electronicdevices mechanical reliability. WL-CSP (Wafer-Level Chip-Scale Package) components are widely used in handheld devices and run many functions. The longevity increase of such adevice necessarily requires progresses in its components reliability. This subject is complexas the component structure can vary depending on the employed technologies. So, it requires time and ressources.A numerical model is developed to enhance the packages development as well as available resources. Reliability tests are performed on the drop-test bench and a bend-testbench is designed. These tests provide results to validate the numerical results and to establish a fatigue model.Aside from these tests, the component materials are characterized to determine the studied structure properties. It specifically concerns the thin layers for which mechanical properties strongly depends on the deposition process. All of this is incorporated in a numerical model which includes hypotheses. The model is compared with the experiments to determine fatigue model constants. Then, modeling and experiments are used together to evaluate material and geometrical parameters influence.

Cette thèse vise à définir et à valider un modèle de programmation intégrant la description d'architectures logicielles et un ordonnancement dynamique de tâches dans un contexte de haute performance. Par exemple, il s'agit de combiner les avantages de modèles tels que L²C et StarPU. L'objectif final est de proposer un modèle capable de supporter des applications telles que Gysela5D sur les architectures parallèles actuelles et futures (tel que des clusters très variés et supercalculateurs comportant des accélérateurs). / This thesis aims to define and validate a programing model that combines the description of software architecture with dynamic task scheduling in a high performance context. For example by integrating the advantages of the L²C and StarPU models. The final goal is to propose a model that enables the description of applications such as Gysela5D on current and future parallel architectures (such as various clusters and supercomputers including accelerators).

Dans une première partie, les travaux de thèse se sont focalisés sur la conception et l'optimisation de composants à superjonction et à tranchées profondes dans les gammes de 600V et 1200V. L'objectif est d'obtenir le meilleur compromis tenue en tension/ résistance à l'état passant pour ces gammes de tension. L'étude théorique a permis de comprendre le comportement de la tenue en tension de différents paramètres technologiques et géométriques. La tenue en tension est très sensible à l'équilibre des charges et à la verticalité des tranchées. La résistance passante, elle, est sensible à la profondeur de diffusion autour des tranchées et, plus généralement, au ratio de conduction entre la surface de la zone N et la surface totale. La structure a donc été optimisée afin de garantir le meilleur ratio " tenue en tension/résistance à l'état passant " en vue d'une réalisation technologique. De plus, les composants à Supe! rjonction nécessitent une protection en périphérie adaptée. En effet, les terminaisons surfaciques telles que les anneaux de garde ne permettent pas d'étaler la zone de charge d'espace à des profondeurs suffisantes. La terminaison qui est la plus adaptée à cette technologie est la Deep Trench Termination car elle permet de conserver l'équilibre des charges en périphérie et ne rajoute pas d'étapes technologiques supplémentaires. Cette terminaison a donc fait l'objet d'une optimisation aux cours de ces travaux de thèse. La seconde partie de mes travaux concerne la réalisation de la structure optimisée précédemment. L'optimisation de la diode à Superjonction est liée à certains paramètres technologiques pouvant s'avérer critiques pour obtenir les performances électriques désirées: la verticalité des tranchées, l'implantation des zones de type P sur les flancs des tranchées et la maîtrise de leur remplissage par un diélectrique. Afin d'assurer un parfait équilibre des charges entre les régions N et P, la fabrication des tranchées profondes a été optimisée afin d'obtenir des flancs de gravure les plus verticaux possible avec une rugosité de surface la plus faible possible. De plus, un procédé visant à obtenir une même profondeur de gravure quelle que soit l'ouverture a été mis en place afin de permettre un remplissage total des tranchées profondes avec du BenzoCycloButene (BCB). L'étude du remplissage des tranchées a permis de mettre au point un procédé permettant le remplissage des tranchées en un seul dépôt. / New technological ways allowing the realization of deep trench Superjunction devices (diodes or MOS transistors) with a deep trench termination are investigated. The aim of this work is to propose an alternative to conventional MOSFETs in high voltage range (600 V and above): the major challenge is to find the best trade-off between the two main parameters characteristics of these structures: specific on-resistance / breakdown voltage. We developed a technology based on a single N- epitaxial layer (thus reducing the realization cost) and the use of BCB filled, wide and deep trenches associated to boron doping on the trenches sidewalls. Previous works have demonstrated the feasibility of such junction termination and have led to the fabrication of a 1200 V Deep Trench Termination Diode (DT2-Diode). We chose to validate our termination technology by fabricating a Deep trench Superjunction Diode (DT-SJDiode) for 600 V applications. By means of Sentaurus TCAD 2D-simulations, we have first determined the optimal physical and geometrical parameters leading to a best "Breakdown voltage/on-resistance" trade-off. We presented technological results focusing on the more critical points: the control of deep trenches verticality by Deep Reactive Ion Etching technique, according to the Bosch process, and the trench filling with dielectric. We have studied the influence of SF6 etch and C4F8 passivation times on resulting trench verticality: the best anisotropy for 6 µm wide central trenches and 40 µm wide termination trenches is obtained for the couple SF6 (2 s)/ C4F8 (3.5 s). A thermal oxidation after the etch step allows to reduce the size of the scallops that appear on the trenches sidewalls and characteristics of the Bosch process (alternation of etch and passivation steps): the related peak-to-valley distance is lowered from 100 nm to 50 nm. Finally we have successfully filled deep and wide trenches by optimising the BCB spin-coating parameters, the high viscosity of this material rending difficult its spreading all over the wafer. We found that a dispensing rotation speed down to 100 rpm, an implementation of two 10 min rest steps improve BCB spreading and its flowing along the trenches. The BCB excess removing by reactive ion etching is under study: first encouraging results give an etch rate of 0.75 µm.min-1 with a SF6/02 gas mixture.

La réutilisation est l’un des principaux objectifs de l’ingénierie logicielle. De nombreux concepts et mécanismes associés ont été proposés pour promouvoir la réutilisation des fonctionnalités offertes par le logiciel. L’ingénierie logicielle à base de composants (CBSE) est l’une des plus importantes approches qui ont été proposées pour augmenter la réutilisation des logiciels.Ainsi, plusieurs travaux ont été réalisés afin de restructurer les systèmes existants en systèmes à base de composants. Néanmoins, presque toutes les approches proposées visent plus l’identification des composants que l’identification des parties ré-utilisables. Ainsi, elles sont limitées à identifier des composants, correspondant à des ensembles de classes, permettantl’extraction d’une vue architecturale de l’ancien système. Mais, les composants identifiés ne peuvent pas être implantés avec un modèle concret de composants.Dans cette thèse, nous proposons deux approches pour améliorer la réutilisation des composants extraits, mais aussi faciliter la compréhension de l’architecture sous-jacente. Ainsi, la première approche vise l’identification des interfaces du composant extrait en fonction de ses interactions avec les autres composants. La seconde a pour objectif de rendre possible l’implantation des composants extraits avec un modèle concret de composants. Ceci est fait en utilisant des instances de classes (objets) qui composent les composants extraits pour déduire des instances possibles de composant.L’évaluation des approches proposées par une étude empirique montre que i) l’ensemble des interfaces identifiées correspondent aux différents aspects fonctionnels des composants extraits. ii) et, qu’il est possible d’implanter, dans un modèle concret de composants, les composants extraits sans modifier le comportement de l’application. / Reuse is one of the main goals of software engineering. Many concepts and associated mechanisms were proposed to promote the reuse of features offered by the software. Component based software engineering (CBSE) is one of the important approaches which was proposed to increase the software reuse. Thus, several works were conducted in order to restructure legacy systems into component-based ones. Nevertheless, almost all proposed approaches are more targeted for component identification than for the identification of reusable parts. Thus, they are limited to identify components, corresponding to sets of classes, allowing an extraction of the architectural view of the legacy system. But, the identified components can not be easily implemented in a concrete component model.In this thesis, we propose two approaches to improve the reusability of the extracted components and by the way facilitate the comprehension of the underlying architecture. Thus, the first approach aims the identification of the extracted component’s interfaces according to its interactions with the other components. The second one aims to make extracted components implementable within a concrete component model. This is done by using class instances (objects) that compose the extracted components to infer possible component instances.The evaluation of the proposed approaches via an empirical study showed that i) overall the identified interfaces correspond to the different functional aspects of the extracted components. ii) and, that is possible to implement, within a concrete component model, the extracted components without altering the behavior of the application.

L'intégration magnétique d'un transformateur avec une inductance sur un seul noyau magnétique, baptisée LT, se présente comme une solution prometteuse pour augmenter la densité de puissance. Une formule générale de dimensionnement a été établie pour un composant intégré. En respectant quelques hypothèses, les pertes cuivre peuvent être estimées en appliquant la méthode de Dowell ou celle de Ferreira. Ainsi, la méthode d'homogénéisation pour un fil de Litz a été validée expérimentalement et numériquement à fin de calculer les pertes par effet de proximité dans un prototype intégré. Finalement, le transfert de la chaleur d'une forme cubique par la convection naturelle et le rayonnement a été analysé numériquement et analytiquement à fin de construire un modèle thermique pour les composants magnétiques.

Les logiciels récents sont de plus en plus complexes en terme de leur développement et gestions associés. Pour adresser cette complexité, un approche fondé sur les composant a vu le jour qui vise une meilleure ingénierie des logiciels. En particulier, une approche à composants structure les logiciels comme un assemblage dynamique des composants qui doivent être déployés et gérés à l'exécution, en continu. Pour ce deploiement et cette gestion, nous avons adopté une approche fondée sur une architecture logicielle explicite de composants. Cette approche, communément appelée " gestion basée sur l'architecture ", a évolué de premières solutions ad-hoc vers des infrastructures génériques fondées sur des modèles de composants réflexifs. Une de ces infrastructures est la plateforme JADE. JADE vise à gérer autonomiquement des systèmes distribués complexes. Basé sur un modèle de composants réflexifs, JADE capture l'architecture logicielle complète des systèmes distribués, incluant non seulement les applications distribuées hébergées mais aussi les systèmes distribués qui les hébergent". En particulier, cette architecture réifie en continue certains aspects de l'exécution des systèmes distribués, tels que les défaillances de nœuds ou les caractéristiques de performance. Utilisant cette architecture réifiée, les gestionnaires autonomes observent et réagissent selon les changements de conditions. Chaque réaction de gestionnaires automatiques a pour but de planifier une reconfiguration de l'architecture en réponse à un changement des conditions d'exécution. Par exemple, un gestionnaire d'auto-réparation observant la défaillance d'un nœud aurait pour but de reconstruire, sur un autre nœud, la partie perdue du système distribué. Un gestionnaire d'auto-protection observerait une intrusion et planifierait la reconfiguration du système distribué pour isoler les composants compromis. Un gestionnaire d'auto-optimisation pourrait observer une disponibilité en baisse d'un serveur répliqué et planifier d'augmenter cette réplication cardinale des composants serveurs. Au coeur de cette gestion autonomique fournie par JADE se trouve le déploiement des composants. En effet, la plupart des reconfigurations de l'architecture de systèmes distribués s'appuient sur l'aptitude à instancier des composants sur des nœuds distants. Plus précisément, une fois que les gestionnaires autonomes ont générés un plan de reconfiguration du système distribué, l'exécution effective du plan est automatiquement distribuée, essentiellement par création et suppression de composants ainsi que leur édition de liens. La création et la suppression de composants requièrent une gestion locale des composants sur chaque nœud du système distribué. Cette gestion locale nécessite une infrastructure distribuée pour trouver, installer, charger et supprimer les composants. Le travail présenté dans cette thèse est le socle de JADE, fournissant les capacités de déploiement avancé dans un environnement distribué. En particulier, nous avons traité ce défi via une conception récursive où l'implémentation de composants a été modélisée par des composants. Cette approche fournie un déploiement uniforme qui suit les principes basés sur l'architecture. En particulier, nous pouvons déployer non seulement des composants d'applications mais aussi des composants " middleware ". De plus, au-delà du déploiement de composants normaux, nous pouvons également déployer des logiciels " legacy " qui sont gérés uniformément par JADE. En plus de fournir le socle du déploiement de JADE, ce travail a montré que le modèle de composant réflexif utilisé par JADE (appelé FRACTAL) a besoin d'être étendu pour capter les implémentations et leur spécificité. Bien que conçu spécifiquement pour FRACTAL et JADE, ces extensions présetent une applicabilité bien plus large, elles s'appliquent en effet à la plupart des modèles de composant courant. En effet, la plupart de ces modèles se focalisent sur l'assemblage fonctionnel de composants et ne proposent rien ou peu sur le déploiement des composants. Ce travail a également montré que l'architecture autonomique basée sur l'architecture a des besoins dynamiques spécifiques en terme de déploiement qui rend difficile la ré-utilisation de plateformes existantes pour la gestion dynamique de composants, tels que OSGI. Sur la base d'OSGi, cette thèse a expérimenté plusieurs conceptions et prototypes qui ont été utilisé avec succès, mais dont ultimement les limites sont apparues. Ces limites sont liées à une tension fondamentale entre les conceptions architecturales de JADE et OSGI. Une nouvelle conception et un nouveau prototype ont montré la faisabilité de supporter notre FRACTAL étendu sur la plateforme JAVA, servant de fondation à la gestion autonomique de systèmes distribués complexes fondée sur l'architecture.