Le travail effectué dans cette thèse porte sur l'étude et la génération d'opérateurs arithmétiques auto-contrôlables. Cette thèse a été motivée par l'importance que prennent les techniques d'autocontrôle des circuits intégrés pour remédier aux problèmes de fiabilité qui sont majorés par la miniaturisation. Les chemins de données sont des parties logiques essentielles dans les microprocesseurs et les microcontrôleurs. La conception de chemins de données fiables est donc un pas important vers la réalisation de microprocesseurs plus sûrs. Dans un premier temps, nous avons étudié et implémenté des multiplieurs auto-contrôlables basés sur le code résidu. Nous avons montré qu'on peut avoir des multiplieurs sûrs en présence de fautes de type collage logique avec un surcoût très faible, notamment dans le cas des multiplieurs de grandes tailles (de 10 à 15% pour les multiplieurs de taille 32x32). Dans un deuxième temps, nous avons généralisé des solutions auto-contrôlables existantes d'opérateurs arithmétiques basés sur la parité. Les nouvelles versions ont plusieurs bits de parité et permettent d'augmenter sensiblement la couverture de fautes dans le cas des fautes transitoires. <br />Les solutions développées sont toutes intégrées dans un outil informatique.

Les actions de recherche présentées entre dans le cadre de l'axe " Modélisation et conception des Systèmes " du laboratoire UMR CNRS 6134. Action " DEVS Concurrent " Ce travail a permis de définir le formalisme BFSDEVS (Behavioral Fault Simulator for Discrete EVent system Specification). Ce formalisme permet de modéliser et de simuler les fautes comportementales sur des systèmes à événements discrets. Il dérive du formalisme DEVS (Discrete EVent system Specification) introduit par le professeur B.P. Zeigler à la fin des années 70. Le noyau de simulation BFSDEVS intègre les algorithmes concurrents de la Simulation Comparative Concurrente qui permettent donc d'accélérer le processus de simulation. Action " Test de Circuits " Le test de circuits à haut niveau d'abstraction et plus particulièrement la simulation de fautes a permis de valider notre formalisme BFSDEVS. En effet, l'utilisation de BFSDEVS pour modéliser des descriptions VHDL (Very high speed integrated circuits Hardware Description Language) couplée à une technique de propagation de listes de fautes on permis d'obtenir un simulateur de fautes. Action " Détection de pannes dans les systèmes électrique " Une autre application que nous développons concerne la détection de pannes dans les circuits électriques au sein de systèmes d'énergie renouvelable. Action " Modélisation Informatique pour les Sciences Humaines et Sociales " Enfin, des recherches sont menées au sein du projet " Identité et Cultures " de l'Université de Corse. Ils concernent : * la multi représentation de données dans les Systèmes d'Informations Géographiques. * l'analyse et la synthèse de voix pour l'apprentissage des chants polyphoniques corses.

LES CIRCUITS ET SYSTEMES ANALOGIQUES SONT DE PLUS EN PLUS UTILISES DANS LE CADRE D'APPLICATIONS NOUVELLES. ILS DEVIENNENT EGALEMENT PLUS COMPLEXES, CE QUI CREE LA NECESSITE DE DISPOSER DE METHODES AUTOMATIQUES POUR LEURS TESTS ET LEURS DIAGNOSTICS QUI A EUX DEUX REPRESENTENT UN PROBLEME CRUCIAL DANS CE DOMAINE. BIEN QUE LE TEST ET LE DIAGNOSTIC DES CIRCUITS DIGITAUX AIT ETE DEVELOPPE AVEC SUCCES AU POINT QU'IL A PU ETRE AUTOMATISE, SON DEVELOPPEMENT POUR LES CA EN EST ENCORE A SES PREMIERS PAS. IL Y A DEUX RAISONS PRINCIPALES A CETTE SITUATION, IL N'Y AVAIT PAS UN BESOIN PRESSANT DANS L'INDUSTRIE JUSQU'A RECEMMENT, D'UNE PART, ET D'AUTRE PART, LA NATURE ELECTRIQUE DES CA EST TRES COMPLEXE. CETTE THESE, QUI SE PLACE DANS CE CONTEXTE, A POUR OBJECTIF DE DEVELOPPER UNE NOUVELLE APPROCHE POUR LE TEST ET LE DIAGNOSTIC DES CA ET MIXTES. UNE VOIE RELATIVEMENT PEU EXPLOREE, MAIS PROMETTEUSE EU EGARD AUX RESULTATS OBTENUS POUR LE DIAGNOSTIC D'AUTRES DISPOSITIFS ET SYSTEMES DYNAMIQUES, CONSISTE EN L'ETUDE D'APPROCHES DE L'IA POUR LA RESOLUTION DE PROBLEMES. NOUS AVONS ETUDIE LES DIFFERENTES APPROCHES POSSIBLES ET NOTAMMENT LES APPROCHES SUIVANTES : L'APPROCHE A BASE DE MODELES PROFONDS, L'APPROCHE QUALITATIVE ET L'APPROCHE A BASE DE LOGIQUE FLOUE. LE RESULTAT DE CETTE THESE A DONNE LIEU A UNE NOUVELLE APPROCHE DEVELOPPEE UTILISANT LA LOGIQUE FLOUE ET SES TECHNIQUES. CETTE NOUVELLE APPROCHE A ETE IMPLEMENTEE DANS UN SYSTEME NOMME FLAMES. FLAMES, QUI EST CONCU POUR FAIRE LE DIAGNOSTIC DES CA, A APPORTE PLUSIEURS AMELIORATIONS DE L'ETAT DE L'ART NOTAMMENT EN DEFINISSANT LES TOLERANCES COMME DES INTERVALLES FLOUS. IL EST AUSSI CAPABLE DE REALISER LA SIMULATION DES CIRCUITS ET DE CHOISIR LES MEILLEURS POINTS A TESTER LORSQUE LE DIAGNOSTIC RESTE AMBIGU. CETTE DERNIERE POSSIBILITE EST REALISEE PAR UNE APPROCHE SEMI-QUALITATIVE A BASE DU RAISONNEMENT QUALITATIF ET DE LOGIQUE FLOUE. IL EST POSSIBLE DE LA DEVELOPPER POUR LE TEST ET LE DIAGNOSTIC DES SYSTEMES MIXTES, PUISQU'ELLE S'APPLIQUE AUX CIRCUITS DIGITAUX EGALEMENT. FINALEMENT, LES DIFFERENTS RESULTATS OBTENUS CONFIRMENT LA VALIDITE DE L'APPROCHE DEVELOPPEE ET IMPLEMENTEE. MOTS-CLEFS : TEST ET DIAGNOSTIC, CIRCUITS ANALOGIQUES, LOGIQUE FLOUE, APPROCHES D'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE.

Cette thèse discute le problème de test de production en grand volume des circuits radio-fréquences (RF) et à ondes millimétriques (mm-wave). Le test des fonctionnalités RF et à ondes millimétriques est très onéreux. Le test intégré est une alternative prometteuse pour faciliter la procédure et réduire les couts, mais il est difficile à mettre en œuvre car il ne faut en aucun cas qu'il réduit la performance du circuit sous test (CUT). Dans cette thèse, nous étudions une technique du test intégré qui repose sur l'utilisation de capteurs non-intrusifs qui prend en compte la variabilité du procédé de fabrication. Cette technique est extrêmement intéressante pour les concepteurs des circuits RF et mm-wave car il leur permet de dissocier le test de la conception. Les capteurs non-intrusifs sont constitués d'étages analogiques triviaux et de composants simples qui sont copiés de la topologie du CUT et sont placés sur la puce à proximité du CUT. Ils offrent simplement une "image" des variations du procédé de fabrication, ce qui leur permet de suivre les variations de performance du CUT. En substance, cette technique tire parti des phénomènes non désirés de variabilité de procédé de fabrication. Le paradigme du test alternatif est utilisé pour estimer les performances du CUT à partir des mesures des capteurs non intrusifs, afin de remplacer les tests standards qui mesurent les performances directement. Ce principe de test est appliqué à deux différents CUTs, nommément un amplificateur à bas bruit à 2.4GHz réalisé en CMOS 65nm et un amplificateur à bas bruit large bande à 60GHz réalisé en CMOS 65nm. Nous démontrons qu'en ajoutant quelques capteurs non-intrusifs sur la puce, qui n'engendrent pratiquement pas de surcout de surface, et en obtenant de ces capteurs non-intrusifs certaines mesures dans le domaine continu et à basse fréquence, nous sommes capable de suivre les variations de toutes les performances du CUT avec une erreur de prédiction moyenne inférieure à l’écart-type de la performance, et une erreur de prédiction maximum qui est inférieure ou au moins comparable aux erreurs de mesure dans un équipement de test automatisé conventionnel. / This thesis addresses the high-volume production test problem for RF and millimeter-wave (mm-wave) circuits. Testing the RF/mm-wave functions of systems-on-chip (SoCs) incurs a very high cost. Built-in test is a promising alternative to facilitate testing and reduce costs, but it is challenging since it should by no means degrade the performance of the Circuit Under Test (CUT). In this work, we study a built-in test technique which is based on non-intrusive variation-aware sensors. The non-intrusive property is very appealing for designers since the sensors are totally transparent to the design and, thereby, the test is completely dissociated from the design. The non-intrusive sensors are dummy analog stages and single layout components that are copied from the topology of the CUT and are placed on the die in close physical proximity to the CUT. They simply offer an “image” of process variations and by virtue of this they are capable of tracking variations in the performances of the CUT. In essence, the technique capitalizes on the undesired phenomenon of process variations. The alternate test paradigm is employed to map the outputs of the non-intrusive sensors to the performances of the CUT, in order to replace the standard tests for measuring the performances directly. The proposed test idea is applied to two different CUTs, namely a 2.4GHz CMOS 65nm inductive degenerated Low-Noise Amplifier (LNA) and a wide-band mm-wave 60GHz CMOS 65nm 3-stage LNA. We demonstrate that by adding on-chip a few non-intrusive sensors of practically zero area-overhead and by obtaining on these non-intrusive sensors DC or low-frequency measurements, we are able to track variations in all performances of the CUT with an average prediction error lower than one standard deviation of the performance and a maximum prediction error that is lower or at least comparable to the measurement and repeatability errors in a conventional Automatic Test Equipment (ATE) environment.

El test de circuits és una fase del procés de producció que cada vegada pren més importància quan es desenvolupa un nou producte. Les tècniques de test i diagnosi per a circuits digitals han estat desenvolupades i automatitzades amb èxit, mentre que aquest no és encara el cas dels circuits analògics. D'entre tots els mètodes proposats per diagnosticar circuits analògics els més utilitzats són els diccionaris de falles. En aquesta tesi se'n descriuen alguns, tot analitzant-ne els seus avantatges i inconvenients.Durant aquests últims anys, les tècniques d'Intel·ligència Artificial han esdevingut un dels camps de recerca més importants per a la diagnosi de falles. Aquesta tesi desenvolupa dues d'aquestes tècniques per tal de cobrir algunes de les mancances que presenten els diccionaris de falles. La primera proposta es basa en construir un sistema fuzzy com a eina per identificar. Els resultats obtinguts son força bons, ja que s'aconsegueix localitzar la falla en un elevat tant percent dels casos. Per altra banda, el percentatge d'encerts no és prou bo quan a més a més s'intenta esbrinar la desviació.Com que els diccionaris de falles es poden veure com una aproximació simplificada al Raonament Basat en Casos (CBR), la segona proposta fa una extensió dels diccionaris de falles cap a un sistema CBR. El propòsit no és donar una solució general del problema sinó contribuir amb una nova metodologia. Aquesta consisteix en millorar la diagnosis dels diccionaris de falles mitjançant l'addició i l'adaptació dels nous casos per tal d'esdevenir un sistema de Raonament Basat en Casos. Es descriu l'estructura de la base de casos així com les tasques d'extracció, de reutilització, de revisió i de retenció, fent èmfasi al procés d'aprenentatge.En el transcurs del text s'utilitzen diversos circuits per mostrar exemples dels mètodes de test descrits, però en particular el filtre biquadràtic és l'utilitzat per provar les metodologies plantejades, ja que és un dels benchmarks proposats en el context dels circuits analògics. Les falles considerades son paramètriques, permanents, independents i simples, encara que la metodologia pot ser fàcilment extrapolable per a la diagnosi de falles múltiples i catastròfiques. El mètode es centra en el test dels components passius, encara que també es podria extendre per a falles en els actius. / Testing circuits is a stage of the production process that is becoming more and more important when a new product is developed. Test and diagnosis techniques for digital circuits have been successfully developed and automated. But, this is not yet the case for analog circuits. Even though there are plenty of methods proposed for diagnosing analog electronic circuits, the most popular are the fault dictionary techniques. In this thesis some of these methods, showing their advantages and drawbacks, are analyzed.During these last decades automating fault diagnosis using Artificial Intelligence techniques has become an important research field. This thesis develops two of these techniques in order to fill in some gaps in fault dictionaries techniques. The first proposal is to build a fuzzy system as an identification tool. The results obtained are quite good, since the faulty component is located in a high percentage of the given cases. On the other hand, the percentage of successes when determining the component's exact deviation is far from being good.As fault dictionaries can be seen as a simplified approach to Case-Based Reasoning, the second proposal extends the fault dictionary towards a Case Based Reasoning system. The purpose isnot to give a general solution, but to contribute with a new methodology. This second proposal improves a fault dictionary diagnosis by means of adding and adapting new cases to develop aCase Based Reasoning system. The case base memory, retrieval, reuse, revise and retain tasks are described. Special attention to the learning process is taken.Several circuits are used to show examples of the test methods described throughout the text. But, in particular, the biquadratic filter is used to test the proposed methodology because it isdefined as one of the benchmarks in the analog electronic diagnosis domain. The faults considered are parametric, permanent, independent and simple, although the methodology can be extrapolated to catastrophic and multiple fault diagnosis. The method is only focused and tested on passive faulty components, but it can be extended to cover active devices as well.