Les principaux algorithmes de placement et d'interconnexion sont passes en revues. On propose ensuite une classification des représentations symboliques de circuits intégrés, et on s'intéresse aux circuits représentés à l'aide du symbolisme défini pour le MD-MOS. Une methode de placement des portes et de traces des connexions automatises est présentée pour les circuits MD-MOS organisés en cellules à une et deux lignes d'alimentation.

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La motivation de ce travail est la détection des pannes matérielles pouvant se produire à l'intérieur d'une unité centrale (UC) intégrée (microprocesseur). Certaines des différentes étapes de la méthodologie dépassant ce cadre (pouvant être utilisées avec profit pour d'autres problèmes de test que celui du test d'une UC) mais étant tournées vers des problèmes de tests, le caractère intégré étant une constante des circuits étudiés, le titre de ce document situe ledit travail dans un cadre plus vaste, brièvement résumé par : Test et LSI

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Les technologies de silicium s'approchent de leurs limites physiques en termes de réduction de tailles des transistors, et de la tension d'alimentation (VDD), d'augmentation de la vitesse de fonctionnement et du nombre de dispositifs intégrés dans une puce. En s'approchant de ces limites, les circuits deviennent de plus en plus sensibles à toute source de bruit (telles que les couplages capacitifs ou "cross-talks ", l'influence électro-magnétique, le bruit sur les lignes d'alimentation "ground-bounce"), ainsi qu'aux phénomènes radiatifs (particules alpha et neutrons atmosphériques). Ainsi, le taux d'erreurs du fonctionnement causées par l'impact des particules ionisantes (erreurs soft) ou par des défauts difficiles à détecter échappant ainsi au test de fabrication (par ex. fautes temporelles), se voit augmenté de façon radicale. Dans cette thèse, nous analysons dans un premier temps ces problèmes et nous concluons que tout circuit doit être conçu en utilisant des techniques de tolérance aux fautes afin de pouvoir maintenir des niveaux de fiabilité acceptables pour les prochaines générations de circuits nanométriques. Cette analyse montre que les parties logiques tendent de devenir aussi sensibles aux erreurs soft que les mémoires, nécessitant ainsi le même niveau de protection. Les techniques traditionnelles de tolérance aux fautes (TMR, duplication) étant trop coûteuses, ne sont pas acceptables pour les applications à faible valeur ajoutée (ex. produits grand publique). Le caractère temporel des fautes transitoires et de timing est exploité afin de proposer des solutions efficaces utilisant des structures self-checking, ainsi que des techniques de redondance temporelle. Ces techniques minimisent le coût matériel et ont un faible impact sur la vitesse de fonctionnement du circuit. Nous avons aussi développé une méthodologie de simulation de fautes transitoires, qui nous a permis d'évaluer de façon précise l'efficacité de protection obtenue par ces techniques.

Ce document est rédigé en vue de l'obtention d'un diplôme d'habilitation à diriger des recherches de l'Université Joseph Fourier de Grenoble. Il présente une synthèse de nos travaux de recherche concernant essentiellement le test hors ligne et la surveillance en fonctionnement des systèmes embarqués. Ces travaux sont conduits au sein du laboratoire TIMA de Grenoble successivement dans les équipes ‘'RIS'' (Reliable Integrated Systems) jusqu'en 2002 et ‘'RMS'' (Reliable Mixed Signal Systems) de 2002 à ce jour.<br />Dans le chapitre introductif, nous définissons les systèmes embarqués et nous présentons les défis scientifiques et techniques qu'induisent leur émergence et leur prolifération rapides. Ensuite, nous posons le problème du test hors ligne et de la surveillance en ligne de ces systèmes. La fin du chapitre situe nos activités dans la discipline du test des systèmes intégrés et présente nos principaux axes de recherche. <br />Dans le chapitre 2, nous présentons nos travaux concernant le test intégré de modules analogiques et mixtes incorporés dans un environnement numérique. La première partie du chapitre est consacrée au développement d'outils de conception assistée par ordinateur pour le test des systèmes analogiques et mixtes alors que la deuxième décrit les techniques d'intégration de test à bas coût que nous avons développées pour les systèmes analogiques et mixtes. <br />Le chapitre 3 concerne les techniques de surveillance en ligne intégrée. Une description rapide du flot de synthèse automatique de systèmes intégrés nous permet de situer nos travaux par rapport aux processus modernes de conception de circuits. Les méthodes de test en ligne non-concurrent, semi-concurrent et concurrent sont ensuite exposées. Nous expliquons les liens que partagent les techniques proposées avec d'autres disciplines de recherche, notamment les travaux sur la détection et l'identification de fautes dans les systèmes automatisés. <br />Le chapitre 4 conclut le mémoire. Nous indiquons aussi quelques perspectives possibles pour nos prochaines activités de recherche. Les pistes qui se dégagent concernent aussi bien la poursuite des travaux déjà engagés que des travaux sur de nouvelles problématiques.

La manipulation optique d'objets en surface d'un guide d'onde représente une approche potentiellement intéressante pour le développement de microsystèmes de tri de particules. Toutefois, la mise en oeuvre de ces dispositifs est actuellement freinée par des performances limitées en terme de propulsion mais aussi par une mauvaise maîtrise des interactions mises en jeu sur des objets métalliques. Ces difficultés ont jusqu'alors interdit la manipulation d'objets biologiques sur ces composants. A travers une étude théorique, nous proposons une méthode originale de calcul des forces optiques s'exerçant sur un objet en surface d'un guide d'onde. Elle permet de mettre en évidence l'existence de forces de gradient répulsives, sur des billes métalliques, dans certaines conditions. L'élaboration d'un dispositif expérimental dédié à la manipulation de particules nous a permis de valider ce modèle et de mettre en évidence une forte dépendance des vitesses des billes métalliques micrométriques avec la polarisation de la lumière. Ces observations illustrent l'impact des forces de gradient sur le mouvement des particules. D'un point de vue plus appliqué, le modèle théorique développé nous a permis de concevoir des structures guidantes destinées à optimiser la propulsion des particules. Expérimentalement, l'utilisation de guides en nitrure de silicium a effectivement conduit à améliorer de façon conséquente les performances des dispositifs existants. Celles-ci nous ont permis d'élargir le champ d'application de cette technique au domaine de la biologie et de mettre en oeuvre le déplacement et la concentration de cellules sur des guides d'onde, sans aucun marquage.

Les systèmes de communication sans fil en fréquences millimétriques ont gagné considérablement en importance au cours des dernières années. Des applications comme les réseaux WLAN et WPAN à 60 GHz, le radar automobile autour de 80 GHz ou l'imagerie à 94 GHz sont apparues, demandant un effort conséquent pour la conception des circuits intégrés émetteurs et récepteurs sur silicium. Dans ce contexte, les transformateurs intégrés sont particulièrement intéressants. Ils peuvent réaliser des fonctions comme l'adaptation d'impédance, la conversion du mode asymétrique au différentiel et la combinaison de puissance. La conception et la modélisation de ce type de transformateur font le sujet de cette thèse. Une étude détaillée des topologies de transformateurs est présentée, concernant le dessin des inductances, leur position relative, leurs dimensions géométriques, le blindage du substrat et l'obtention de rapports importants de transformation. Leur modélisation par des simulations électromagnétiques et par un circuit électrique à éléments discrets est également discutée. Le modèle présente une topologie 2-π et une série d'équations analytiques dépendant de ses caractéristiques technologiques et géométriques pour évaluer tous ses composants. Un très bon accord entre les simulations et les mesures est observé pour des transformateurs en technologies CMOS 65 nm et BiCMOS 130 nm jusqu'à 110 GHz. Finalement, les transformateurs sont appliqués à la conception d'un mélangeur BiCMOS à 77 GHz et un amplificateur de puissance CMOS à 60 GHz.

Le premier chapitre de ce mémoire intitulé "Amplificateurs faible bruit accordés pour systèmes intégrés CMOS" s'intéresse aux méthodes de conception permettant l'intégration complète de l'amplificateur faible bruit d'une (LNA) depuis la gamme des radiofréquences jusqu'à la gamme des fréquences millimétriques. Ces travaux ont été menés dans le cadre de la Thèse de Mathieu Egels et dans le cadre d'une convention de recherche avec la société ST-Microélectronics financée par le Conseil Général des Bouches du Rhône. Le deuxième chapitre est intitulé "Amplificateurs bas niveau large bande pour systèmes intégrés CMOS". Ce chapitre présente les solutions que nous avons développées au laboratoire qui permettent de contrôler la bande passante des amplificateurs faible bruit pour systèmes intégrés destinés aux applications utilisant les normes UWB ainsi que des études plus prospectives sur l'amplification distribuée CMOS pour des applications à très grandes bandes passantes. Dans la dernière partie de ce chapitre nous décrivons nos travaux concernant la mise en boîtier des circuits et systèmes intégrés haute fréquence et large bande. Ces différents travaux ont été réalisés d'une part dans le cadre des Thèses de Mathieu Egels, et de Marc Battista, dans le cadre d'une convention de recherche avec la société ST-Microélectronics financée par le Conseil Général des Bouches du Rhône, et d'autre part dans le cadre de la thèse de Romen Cubillo avec le soutien de la plateforme conception du Centre Intégré de Microélectronique de la région PACA (CIMPACA). Le troisième chapitre "Convertisseurs RF/DC pour la téléalimentation haute fréquence en RFID" décrit nos activités de recherche concernant les circuits et architectures pour la télé-alimentation des circuits intégrés au moyen d'une onde électromagnétique. Les applications ciblées concernent essentiellement les étiquettes électroniques sans contact dans le domaine des fréquences UHF pour lesquelles nous avons développé des circuits et des architectures pour les technologies CMOS standard. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre de la Thèse de Emmanuel Bergeret dans le cadre d'une convention de recherche avec la société ST-Microélectronics soutenue par le Conseil Général des Bouches du Rhône. Dans ce mémoire nous nous attacherons à décrire l'état de l'art des différents thèmes de recherche abordés et à situer nos travaux vis-à-vis de cet état de l'art. Le détail de nos travaux de recherche étant disponible dans les différents articles et thèses référencés, nous donnerons dans ce mémoire uniquement les grandes lignes de nos études et les principaux résultats obtenus.