Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux design, vérification et implémentation des systèmes à base de composants. Nous proposons d'abord une méthodologie de design et de vérification compositionelle et incrémentale à base de contrats pour les systèmes de composants. Nous proposons ensuite une implémentation distribuée qui permet de préserver certaines properiétés globales de ces systèmes. La méthodologie de design proposée utilise les contrats comme un moyen de contraindre, raffiner et d'implémenter les systèmes. Elle est basée sur un formalisme de contracts générique, que nous instancions pour un formalisme de composants permettant la description des propriétés de progrés. Nous étendons cette méthodologie pour raisonner sur des systèmes de taille arbitraire et nous prouvons son utilité pour vérifier des propriétés de sûreté et de progrés d'un réseau de noeuds distribués. Dans le contexte des systèmes distribués, les systèmes doivent être implémenter de manière distribuée. Nous proposons dans cette thèse un protocole qui permet l'exécution distribuée des systèmes tout en préservant certaines propriétés globales à savoir des synchronisations et des priorités et où les composants interagissent par échange de messages. Nous proposons également une implémentation du protocole pour une plateforme particulière. / The goal of the thesis is to provide theory, methods and tools for the design and implementation of component-based systems. To master the complexity of systems of components, we first propose a contract-based design and verification approach which is both compositional and incremental. Then we provide a distributed implementation of these systems allowing to preserve some global properties. The proposed verification approach uses contracts as a means to constrain, refine and implement systems. It is based on a generic contract framework that we instantiate for a component framework allowing to express progress properties. We also extend the approach to reason about systems of arbitrary size and we show its usefulness for proving safety and progress properties in networked systems. In the context of distributed settings, these systems must later be executed in a distributed fashion. We also propose in this thesis a protocol that allows executing systems in a distributed way while preserving some global requirements namely priorities and synchronizations and where components interact by message exchange. Then, we provide an implementation of this protocol in a particular platform.

Nous avons étudié dans le cadre de cette thèse le design, la vérification et l'implémentation des systèmes à composants. Nous nous sommes intéressés en particulier aux formalismes exprimant des interactions complexes, dans lesquels les connecteurs servent non seulement au transfert de données mais également à la synchronisation entre composants. 1. DESIGN ET VÉRIFICATION Le design par contrat est une approche largement répandue pour développer des systèmes lorsque plusieurs équipes travaillent en parallèle. Les contrats représentent des contraintes sur les implémentations qui sont préservées tout au long du développement et du cycle de vie d'un système. Ils peuvent donc servir également à la phase de vérification d'un tel système. Notre but n'est pas de proposer un nouveau formalisme de spécification, mais plutôt de définir un ensemble minimal de propriétés qu'une théorie basée sur les contrats doit satisfaire pour permettre certains raisonnements. En cela, nous cherchons à séparer explicitement les propriétés spécifiques à chaque formalisme de spécification et les règles de preuves génériques. Nous nous sommes attachés à fournir des définitions suffisamment générales pour exprimer un large panel de langages de spécification, et plus particulièrement ceux dans lesquels les interactions sont complexes, tels que Reo ou BIP. Pour ces derniers, raisonner sur la structure du système est essentiel et c'est pour cette raison que nos contrats ont une partie structurelle. Nous montrons comment découle de la propriété nommée raisonnement circulaire une règle pour prouver la dominance sans composer les contrats, et comment cette propriété peut être affaiblie en utilisant plusieurs relations de raffinement. Notre travail a été motivé par les langages de composants HRC L0 et L1 définis dans le projet SPEEDS. 2. IMPLÉMENTATION Synthétiser un contrôleur distribué imposant une contrainte globale sur un système est dans le cas général un problème indécidable. On peut obtenir la décidabilité en réduisant la concurrence: nous proposons une méthode qui synchronise les processus de façon temporaire. Dans les travaux de Basu et al., le contrôle distribué est obtenu en pré-calculant par model checking la connaissance de chaque processus, qui reflète dans un état local donné toutes les configurations possibles des autres processus. Ensuite, à l'exécution, le contrôleur local d'un processus décide si une action peut être exécutée sans violer la contrainte globale. Nous utilisons de même des techniques de model checking pour pré-calculer un ensemble minimal de points de synchronisation au niveau desquels plusieurs processus partagent leur connaissance au court de brèves périodes de coordination. Après chaque synchronisation, les processus impliqués peuvent de nouveau progresser indépendamment les uns des autres jusqu'à ce qu'une autre synchronisation ait lieu. Une des motivations pour ce travail est l'implémentation distribuée de systèmes BIP. / In this thesis, we have studied how component-based systems are designed, verified and then implemented. We have focused in particular on formalisms involving complex interactions, where connectors are not only used to transfer data but also play a role in the synchronization of components. 1. DESIGN AND VERIFICATION Contracts are emerging as a concept of choice when systems are designed by teams working independently. They are design constraints for implementations which are maintained throughout the development and life cycle of the system, thus being also useful for verification. Our goal is not to propose a new design framework but rather to define a minimal set of properties which a given contract theory should satisfy to offer some reasoning rules. In that sense, we aim at a separation of concerns between framework-dependent properties and generic proof rules. We have focused on finding definitions expressive enough to encompass a great variety of existing specification formalisms, and in particular those in which interaction is complex, like Reo and BIP. For those, reasoning about the structure of the system is essential and this is why our contracts have a structural part. We show how so-called circular reasoning entails a rule for proving dominance (refinement between contracts) without composing contracts and how it can be relaxed by combining several refinement relations. Our work has a practical motivation in the component frameworks HRC L0 and L1 defined in the SPEEDS IP project. 2. IMPLEMENTATION The problem of synthesizing a distributed controller that imposes some global constraint on a system is, in general, undecidable. One can achieve decidability at the expense of reducing concurrency: we propose a method that synchronizes processes temporarily. In Basu et al., distributed control is achieved by first using model checking to precalculate the knowledge of each process, which reflects in a given local state all the possible situations of the other processes. Then, at runtime, the local controller of a process decides whether an action of that process can be executed without violating the imposed constraint. We use model checking techniques as well to precalculate a minimal set of synchronization points, where joint knowledge, i.e., knowledge common to several processes, can be achieved during short coordination phases. After each synchronization, the participating processes can again progress independently until a further synchronization is called for. One practical motivation for this work is the distributed implementation of BIP systems.

Orientador: Antonio Carlos Dias Ângelo / Banca: Adelino de Aguiar Coelho / Banca: Sergio Gama / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Fases intermetáclicas ordenadas têm sido utilizadas na eletrocatálise devido sua alta estabilidade físico-química e a reprodutibilidade de sua estrutura ordenada por todo o corpo do material. A configuração geométrica e a densidade eletrônica do metal ativo nas reações são a razão pela qual o CO envenena a superfície catalisadora causando uma redução na eficiência e impedindo que sistemas geradores de energia, como as células a combustível, conquistem o mercado. O grande diferencial dos compostos intermetálicos é que a disposição geométrica e a densidade eletrônica podem ser variadas de modo a não mais favorecer às fortes adsorções do monóxido de carbono. Para comprovar a eficiência do processo de síntese e confirmar a formação bem sucedida dos compostos intermetálicos, uma criteriosa caracterização física das fases intermetálicas é fundamental e indispensável, antes de submetê-las a sistemas envolvendo a oxidação de combustíveis. No que diz respeito à caracterização superficial, estrutural, composicional e eletrônica, as fases intermediárias estarão bem caracterizadas se forem submetidas às técnicas de Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura com Detecção de Energia Dispersiva por Raios X (MEV-EDX) e Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios X (EFX). O objetivo deste trabalho foi obter as fases intermetálicas ordenadas Au'Sb IND. 2', AuCu, AuSn, Auln e caracterizá-las utilizando as técnicas acima citadas. Para a fusão foi utilizado um forno de arco voltaico com eletrodo não consumível de Tungstênio, sob atmosfera inerte de Argônio, seguido de um tratamento térmico em forno resistivo com temperatura pré-estabelecida para cada composto intermetálico. A caracterização física se deu através dos equipamentos Difratômetro Rint-Ultima (Kα, λ= 1,5406 Å), Microscópio BX51M OLYMPUS/INFINITY, equipamento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Résumé: Les phases intermétalliques ordonnées ont été dans l'électrocatalysis à cause de sa haute stabilité physiochimique et les reproductibilité de sa structure ordonné par le corps entier de la matière. La configuration géométrique et la densité électronique du métal actif dans les réactions sont la raison par laquelle le CO empoisonne la surface catalysatrice en entraînant une réduction dans l'efficacité et en empêchant que des systèmes générateurs d'énergie, tels que les cellules à combustible, conquirent le marché. La grande différence des composants intermétalliques c'est que l'humeur géométrique et la densité électronique peuvent être variées de sorte à ne plus favoriser aux fortes adsorptions du Monoxyde de Carbone. Pour prouver l'efficacité du processus de la synthèse la formation bien réussie des composants intermétalliques, il est fondamental et indispensable une rigoureuse caractérisation physique des phases intermétalliques, avant de les soumettre à des systèmes comprenant l'oxydation de combustibles. En ce qui concerne la caractérisation superficielle, structurale, compositionnelle et électronique, les phases intermétalliques seront bien caractérisées si elles sont soumises aux techniques de Diffraction de Rayons X (DRX), de Microscopie Électronique à Balayage avec Détection d'Énergie à Rayons X (MEB-EDX) et de Spectroscopie Photo-électronique à Rayons X (XPS). L'objectif de ce travail était obtenir les phases intermétalliques ordonnés Au'Sb IND. 2', AuCu, AuSn, Auln et les caractériser en employant les techniques mentionnées ci-dessus. Pour la fusion un four de arc voltaique a été utilisé avec électrode aucun consumable de Tungstène, sous atmosphère inerte d'Argon, suivre par un traitement thermique dans le four resistive avec pré-established de la température pour chaque composant intermétallique... (Résume complet accès életronique cé - dessous) / Mestre

L'évolution des composants d'électronique de puissance se heurte aujourd'hui aux limites physiques du silicium. L'utilisation des semi-conducteurs à large bande interdite permettraient de dépasser ces limites. Parmi ces nouveaux matériaux, le diamant possède les propriétés les plus intéressantes pour l'électronique de puissance : champ de rupture et conductivité thermique les plus élevés parmi les solides, grandes mobilités des porteurs électriques, possibilité de fonctionnement à haute température. Les substrats de diamant synthétisés actuellement par des méthodes de dépôt en phase vapeur ont des caractéristiques cristallographiques compatibles avec l'exploitation de ces propriétés en électronique de puissance. L'utilisation technologique du diamant reste toutefois difficile ; ses propriétés de dureté et d'inertie chimique rendent son utilisation délicate. L'objet de ces travaux est dans un premier temps d'évaluer les bénéfices que pourrait apporter le diamant en électronique de puissance. Ensuite, différentes étapes technologiques nécessaires à la fabrication de composants sur diamant sont étudiées : dépôts de contacts électriques, dopage et gravure ionique. Enfin, une étude sur la fabrication de diodes Schottky est présentée. Les résultats obtenus permettent d'établir les perspectives à ces travaux et les challenges scientifiques et technologiques qu'il reste à relever. / The evolution of power electronic devices is getting more and more limited by the silicon intrinsic properties. This limitation could be overcome by using wide bandgap semiconductors. Among these materials, diamond properties are the more fitted for power electronics: the highest critical electric field and thermal conductivity amongst the solids, high carriers mobility, high temperature operation possibility. At this time, diamond samples grown by chemical vapour deposition methods exhibit crystallographic properties that are suitable for a use in power electronics. Though, the realization of diamond power devices remains difficult due to its hardness and chemical inertness, among others. First, this work aims at determining the profit that could represent diamond for power electronics. Second, different technologic steps that are necessary to the realisation of electronic devices are studied: ohmic contacts deposition, doping and ion etching. Finally, the first devices we realised, Schottky diodes, are presented. Their characterisation allows establishing new objectives for the future developments of our studies.

Le développement des systèmes de télécommunication et de transfert d’informations motive la mise au point de systèmes de transmission qui permettent des débits plus élevés sur des distances plus grandes. De ce fait, les transistors utilisés dans ces systèmes doivent fonctionner à des fréquences et des puissances plus élevées. Différents transistors sont apparus pour répondre au mieux aux contraintes des applications visées par ces systèmes. Les transistors à haute mobilité électronique, HEMT, en nitrure de gallium (GaN) répondent actuellement aux applications allant de 1GHz à 30GHz. Pour ces applications, les HEMT GaN concurrencent avantageusement les technologies bipolaires et BiCMOS basées sur SiGe, les LDMOS Si et SiC, ainsi que les PHEMT GaAs. Même si la filière technologique GaN est encore récente, les HEMT GaN semblent prometteurs. A l’image des autres technologies III-V (InP, GaAs), les procédés de fabrication utilisés pour les HEMT AlGaN/GaN sont complexes et entraînent la formation de nombreux défauts cristallins. Des effets parasites de fonctionnement sont induits par des mécanismes physiques qui pénalisent le transport des porteurs dans la structure. De ce fait, à l’heure actuelle, ces effets parasites ont une influence négative sur les performances de ce transistor. Ils sont principalement liés aux pièges à électrons induits par des impuretés présentes dans le matériau ou des défauts cristallins. Malgré cela, les performances sont très prometteuses et rivalisent déjà avec d’autres technologies hyperfréquences (InP, GaAs, SiC et Si) puisque les HEMTs AlGaN/GaN débitent des puissances de 4W/mm à 30GHz [ITRS08]. Les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à l'étude des phénomènes parasites dans les HEMTs AlGaN/GaN. Les composants étudiés dans ce travail proviennent du programme blanc ANR CARDYNAL et ont été fabriqués par III-V Lab Alcatel-Thales. Une méthodologie a été développer afin de permettre la simulation TCAD d’un HEMT GaN dans l’objectif de valider ou d’invalider les origines des mécanismes de dégradation ainsi que des effets parasites. Le courant de grille a été spécialement étudié et un modèle analytique permettant de le décrire en fonction de la température a été développé. Les mécanismes de transport à travers la grille ont aussi été étudiés par simulation TCAD afin de les localiser géographiquement dans la structure du transistor. / III-V nitrides have attracted intense interest recently for applications in high-temperature, high-power electronic devices operating at microwave frequencies. Great progress has been made in recent years to improve the characteristics of nitride High Electron Mobility Transistors (HEMTs). However, it's necessary to study the mecanisms involved in the electron transport as the mechanic strain on the AlGaN layer, the fixed charge distribution and leakage currents. In this goal, from DC I-V measurements, pulsed I-V measurements and DCTS measurements, TCAD simulation are used to validate the assumption on the origin of the parasitic mechanisms on the electron transport. I-V measurement in temperature (from 100K to 200K) are used to identify the nature of mechanisms (Poole-Frenkel, band-to-band tunneling, thermionic,..). With this method, an accurate study of the gate current was done. To choose the different physical phenomena and which model to implement in the TCAD simulations, an analytical model was developed with a compraison with measurements. These mechanisms are validated by TCAD simulation. The comparaison between I-V measurements and simulation permit to localize (in the transistor) these parasitic mechanisms. In conclusion of this work, a high density of traps in a thin layer under the gate increase the probability of tunnelling current through the gate. When the gate bias increases, the high density of traps in AlGaN layer is using by electrons to leak by the gate. When the gate bias increases, the valence band in AlGaN layer is aligned with the conduction band in the channel. The very thin thickness of this layer (about 25nm) makes possible a band-to-band tunneling.

Les travaux présentés tout au long de ce mémoire ont pour objectif la conception d'un convertisseur destiné à produire, à partir d'une PAC de 2,5 kW, un réseau autonome 230V-50Hz. Ces recherches ont été menées en partenariat avec la société Axane (Air Liquide). L'accent a été plus particulièrement mis sur l'étage DC-DC afin de répondre au mieux aux contraintes spécifiques de la PAC, le rendement et la compacité étant les deux principaux critères à améliorer. Sur la base d'une structure de conversion adaptée aux entrées basse tension, nous avons voulu aborder les principaux aspects qui contraignent le concepteur : les semiconducteurs, les composants magnétiques ainsi que les problèmes thermiques. Ces divers points, modélisés à des degrés variables de finesse, nous permettront d'estimer le rendement, de cerner les points à améliorer mais aussi de tenter une optimisation plus globale en prenant en compte un maximum de variables. L'effort a plus particulièrement porté sur les composants magnétiques qui représentent un point d'achoppement à fort courant, ce qui nous a conduit à établir un processus de dimensionnement optimisé pour les inductances. La mise en oeuvre pratique de ce convertisseur fait l'objet de la dernière partie de ce mémoire. Nous proposons à cette occasion une variante originale à commutation douce qui ouvre des perspectives d'amélioration du rendement.

Dans toute alimentation cohabitent des composants à semi-conducteurs, des circuits de commande et les composants passifs des filtres, inductances et condensateurs. Si les actifs sont réalisés sur silicium, les passifs sont actuellement sous forme discrète. L'étude menée porte sur la conception d'une inductance intégrée sur silicium ainsi que sur la modélisation et la commande des composants de puissance à semi-conducteurs d'un redresseur synchrone, dans le but de réaliser des convertisseurs DC-DC entièrement sur silicium pour de futures applications d'alimentations basse tension de circuits électroniques (téléphones cellulaires, ordinateurs portables, etc...). Ainsi, des outils de choix de dimensionnement du convertisseur et de prédétermination du rendement global sont présentés permettant de dégager des enseignements importants concernant les gammes d'utilisation de tels convertisseurs, ainsi que la recherche d'optimums de performances.

Nous assistons cette dernière décennie au développement considérable de l'utilisation des matériaux organiques en tant que matériaux fonctionnels pour l'électronique. Les possibilités de la chimie alliées à l'ingénierie moléculaire ouvrent en effet la voie à la réalisation de matériaux optimisés dans leur fonctionnalité depuis l'échelle de la molécule jusqu'à celle du composant. <br />Notre démarche d'ingénierie consiste à identifier les spécificités des matériaux organiques en optoélectronique, à les modéliser et à les mettre en oeuvre, en exploitant toujours au mieux leur caractère original et innovant au regard de ce que d'autre matériaux font déjà. Elle nous a conduit à mettre en évidence des fonctions propres aux matériaux organiques. Ces fonctions spécifiques ouvrent des applications auparavant inimaginables avec d'autres matériaux. Les applications à la limitation optique et aux diodes photovoltaïques en sont deux exemples typiques. La richesse et la diversité des matériaux organiques permettent d'étendre leur champ d'applications à de nombreux autres domaines comme les bio- capteurs et les nano-technologies. La possibilité d'utiliser des molécules photo-sensibles agissant comme des moteurs moléculaires mus sous l'action de la lumière permet de réaliser des structure photoniques. L'optique non-linéaire est ici utilisée comme outil de fabrication

L'objectif de cette thèse est de faciliter la conception et le déploiement d'applications distribuées sur la Grille, en utilisant une approche orientée composants. Les problématiques du calcul sur grilles abordées dans notre proposition sont : la complexité de conception, le déploiement, la flexibilité et la performance. Nous proposons et justifions un modèle de composants et son implantation. Le modèle proposé repose sur le modèle de composants Fractal et sur le modèle des objets actifs. Il bénéficie d'une part, de la structure hiérarchique et de la définition précise du modèle Fractal, et d'autre part, de l'identification des composants comme activités configurables. Nous proposons un modèle de déploiement et nous spécifions un ensemble de primitives pour les communications collectives, grâce à la définition d'interfaces collectives. Les interfaces collectives permettent de gérer la distribution des données, le parallélisme et la synchronisation des invocations.<br />Nous avons développé une implantation du modèle proposé avec l'intergiciel de grille ProActive. Le framework de composants bénéficie ainsi des fonctionnalités sous-jacentes offertes par l'intergiciel ProActive. Nous démontrons la capacité de passage à l'échelle et l'efficacité de notre framework en déployant sur plusieurs centaines de machines des applications intensives en termes de calcul et de communications. Nous mettons à profit les interfaces collectives pour développer une application SPMD à base de composants, dont nous évaluons les performances.

Notre proposition consiste à présenter un modèle et une infrastructure d'exécution orienté composant pour le domaine des applications multi-tâches à contraintes temps réel souples et embarquées (nommé Tinap).<br /><br />Nous définissons un modèle de composant reposant sur plusieurs vues : une vue structurelle, placée au centre du cycle de conception, reposant initialement sur le modèle Fractal, une vue dynamique permettant au concepteur, dans une démarche descriptive, de personnaliser l'architecture métier pour définir les aspects de son applicatif liés à la concurrence, et enfin une vue implantation et une vue comportement fournissant respectivement une abstraction de l'implantation interne des composants et de leur comportement à l'égard de leur environnement. De plus, notre proposition est intégrée à un cadre méthodologique dirigé par les modèles.<br /><br />Nous avons également expérimenté le paradigme composant à différents niveaux d'abstraction : pour l'applicatif et pour celui de l'infrastructure d'exécution qui les implante. Enfin, au niveau du système d'exploitation fournissant les services élémentaires nécessaires. Cette démarche est motivée par la volonté d'exploiter notre modèle multi-vues canonique et de l'adapter en fonction des besoins de chaque niveau d'abstraction. Cette expérimentation est menée avec Think, une implantation en C des spécifications Fractal.<br /><br />Nous expérimentons Tinap par deux cas d'étude que nous avons prototypés. En premier lieu, pour concevoir une application d'analyse et de contrôle de flux multimédias par l'intermédiaire de disques vinyles. En second lieu pour expérimenter la mise en oeuvre du modèle d'exécution Accord (une méthodologie de conception pour applications temps-réel).