Développement de résonateurs piézoélectriques adaptés à la conversion de puissance

Le CEA-Leti travail à l’amélioration des technologies de conversion d'énergie depuis plus de 10 ans. Notre recherche se concentre sur la conception de convertisseurs plus efficaces et compacts en exploitant les transistors à base de GaN, établissant ainsi de nouvelles normes en termes de commutations ultrarapides et de réduction des pertes d'énergie.
Dans le cadre de cette quête constante d'innovation, nous explorons des voies novatrices, notamment l'intégration de résonateurs mécaniques piézoélectriques. Ces dispositifs émergents, capables de stocker l'énergie sous forme de déformations mécaniques, offrent une perspective prometteuse pour une densité d'énergie accrue, en particulier à des fréquences élevées (>1 MHz). Cependant, la présence de modes de résonance parasites impacte l'efficacité globale du système. Nous avons donc besoin d’une personne ayant des compétences en mécanique, notamment vibratoire pour améliorer ces résonateurs micromécaniques fabriqués en salle blanche.
Vous serez accueilli à Grenoble au sein d’une équipe d'ingénieurs, chercheurs et étudiants (doctorants), dédiée à l’innovation pour l’énergie, qui mixte les compétences de la microélectronique et des systèmes de puissance de deux instituts du CEA, le LETI et le LITEN, au plus près des besoins de l'industrie (http://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/plateformes/electronique-puissance.aspx).
Si vous êtes un esprit scientifique avide de relever des défis complexes, passionné par la recherche de solutions novatrices et prêt à contribuer à la pointe de la technologie, ce poste/projet représente une opportunité unique. Joignez-vous à notre équipe pour nous aider à repousser les frontières de la conversion d'énergie.

Références : http://scholar.google.fr/citations?hl=fr&user=s3xrrcgAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate

Développement d'algorithmes d'intelligence artificielle pour la localisation bande étroite

Les signaux bande étroite sont largement utilisés dans le contexte des réseaux de télécommunication faible consommation, qui sont l’un des composants clé de l’internet des objets (IoT). Cependant, ces signaux ne disposant que d’une bande de fréquence limitée, ils sont peu adaptés à de la localisation de précision, en particulier dans des environnements complexes tels que centre-ville ou des canyons urbains qui perturbent fortement le trajet de l’onde. Une approche permettant de surmonter ces difficultés consiste à s’appuyer sur un modèle 3D de la ville et de ses bâtiments afin d’améliorer la modélisation de la propagation cependant les algorithmes classiques (lancés de rayons par ex.) ont montré leurs limites pour répondre à un problème aussi complexe. Afin de dépasser les limitations actuelles, le laboratoire LCOI souhaite explorer les approches à base d’intelligence artificielle (IA) qui semblent très pertinentes pour ce type de problèmes. Le laboratoire LCOI a déployé un réseau bande étroite dans la ville de Grenoble et démarré une large collecte de mesure afin de supporter ces études.
En s’appuyant sur l’analyse de la littérature existante ainsi que sur les connaissances acquises au sein du laboratoire, le candidat devra
- Superviser et contribuer à la campagne de mesures
- Exploiter les données collectées afin de mieux comprendre les caractéristiques de propagation des signaux bande étroite dans différents environnements
- Développer une chaine de simulation de la propagation des signaux
- Affiner les calculs de borne de performance d’une localisation bande étroite
- Développer des algorithmes de localisation utilisant l’intelligence artificielle ainsi que la topologie 3D, et les comparer à ceux de l’état de l’art
- Contribuer des projets au travers de son travail de recherche
- Publier son travail dans des conférences et des journaux de qualité

Evaluation de la consommation de système RF pour l'optimisation conjointe systeme-techn

Pour être capable d’augmenter d’optimiser au mieux les systèmes de transmission sans fil basées sur une hybridation des technologies, il est stratégique d’être en mesure d’évaluer rapidement les capacités de ces technologies et d’adapter au mieux l’architecture associée. Dans ce but, il est nécessaire de mettre en place de nouvelles approches de gestion globale de la consommation et d’optimisation.
Le travail de ce contrat post-doctoral se situe donc à ce niveau.
Il s’agira tout d’abord de développer des modèles de consommation des blocs des chaines de transmission radiofréquence (LNA, Mixe, Filtre, PA, …). Ce travail se fera en lien avec le projet Beyond5. Dans ce but, il sera nécessaire de maitriser les concepts de base de la conception de ces blocs. Dans un deuxième temps, il faudra relier les performances du système de transmission complet avec les performances des blocs élémentaires. On pourra alors ensuite mettre en œuvre l’optimisation de la répartition de la consommation entre les différents blocs de la chaîne grâce à une approche originale. Une méthodologie d’évaluation spécifique à la 3D sera aussi mise en place.

Optimisation d’un réseau de magnétomètres à pompage optique pour l’imagerie médicale

Notre laboratoire travaille sur des magnétomètres à pompage optique (OPM) basés sur des atomes métastables d’hélium-4. Notre principale réalisation au cours des dernières années a été la conception et la qualification spatiale des OPM les plus avancés disponibles pour l’exploration spatiale, lancés dans le cadre de la mission Swarm de l’ESA [1].
Avec cette même espèce, nous avons développé des OPM pour l’imagerie médicale du cerveau (MEG) et du cœur (MCG), qui présentent l’avantage de fonctionner à température ambiante. Le développement de ces techniques d’imagerie est une opportunité pour mieux comprendre et diagnostiquer des pathologies telles que l’épilepsie, la maladie d’Alzheimer ou l’arythmie.
Il y a quelques années, nous avons effectué des mesures de validation de principe avec des versions primitives de nos capteurs [2,3]. Après avoir acquis une meilleure compréhension de la physique de nos capteurs [4], nous développons actuellement des réseaux d’OPM et collaborons avec plusieurs équipes cliniques afin de les tester.
Le candidat devra contribuer au développement de réseaux d’OPM. Il s’agit principalement de travaux expérimentaux visant à tester et à améliorer les prototypes actuels de réseaux OPM médicaux : diminuer le bruit intrinsèque du capteur et d’identifier le meilleur moyen de construire des architectures robustes et reproductibles de réseaux d’OPM de plusieurs dizaines ou centaines de capteurs.
Ce travail sera réalisé au sein d’une équipe multidisciplinaire, composée de chercheurs, d’ingénieurs expérimentés, ainsi que de doctorants et post-doctorants, spécialisés dans les domaines de l’optique, des lasers, du magnétisme et de l’électronique. Il s’appuiera également sur des collaborations avec des équipes de recherche médicale.

[1] http://smsc.cnes.fr/SWARM
[2] S. Morales et al., Phys. Med. Biol. (2017).
[3] E. Labyt et al., IEEE Transactions on Medical Imaging (2019)
[4] F. Beato et al. Physical Review A (2018)

Deploiement d’un réseau de magnétomètres à pompage optique dans des environnements cliniques

Notre laboratoire travaille sur des magnétomètres à pompage optique (OPM) basés sur des atomes métastables d’hélium-4. Notre principale réalisation au cours des dernières années a été la conception et la qualification spatiale des OPM les plus avancés disponibles pour l’exploration spatiale, lancés dans le cadre de la mission Swarm de l’ESA [1].
Avec cette même espèce, nous avons développé des OPM pour l’imagerie médicale du cerveau (MEG) et du cœur (MCG), qui présentent l’avantage de fonctionner à température ambiante. Le développement de ces techniques d’imagerie est une opportunité pour mieux comprendre et diagnostiquer des pathologies telles que l’épilepsie, la maladie d’Alzheimer ou l’arythmie.
Nous avons effectué des mesures de validation de principe avec des versions primitives de nos capteurs [2,3]. Après avoir acquis une meilleure compréhension de leur physique [4], nous développons actuellement des réseaux d’OPM et collaborons avec plusieurs équipes cliniques.
Ce poste a pour objectif de contribuer au développement et au déploiement d’un réseau d’OPM dans les environnements cliniques, où ils vont être testés par plusieurs de nos équipes de recherche médicale partenaires en neurologie et en cardiologie. Le candidat doit pouvoir déployer et utiliser les capteurs dans ces environnements, résoudre les problèmes pratiques et apporter des informations sur les améliorations nécessaires. Il participera également à la mise en œuvre de certaines de ces améliorations et à leurs tests en laboratoire.
Ce travail sera réalisé au sein d’une équipe multidisciplinaire, composée de chercheurs spécialisés dans les domaines de l’optique, des lasers, du magnétisme et de l’électronique. Il s’appuiera également sur des collaborations avec des équipes de recherche médicale.
[1] http://smsc.cnes.fr/SWARM
[2] S. Morales et al., Phys. Med. B
[3] E. Labyt et al., IEEE Transactions on Medical Imaging (2019)
[4] F. Beato et al. Physical Review A (2018)

Etude de couplage substrat CMOS pour les applications millimétriques

Ce post-doctorat étudiera les couplages substrat dans les circuits radiofréquences millimétriques. Il mettra en évidence l’influence des substrats silicium dans la conception des circuits très hautes fréquences. Un travail préliminaire sera une synthèse bibliographique des méthodes de réduction de couplages sur puce des différents circuits analogique et numérique.
L’influence, que pourront avoir le positionnement au niveau routage des différents blocs, sera analysée. Le candidat étudiera ainsi les performances en bruit, parasites fréquentiels et puissance adaptés aux systèmes millimétriques à l’aide d’outils de simulations de couplage circuit. Il évaluera ensuite les différentes solutions de conception (architectures) qui permettent de réduire ces influences suivant les spécifications des différents systèmes usuels.
Les spécifications au niveau routage des différents blocs de base seront évaluées dans des configurations analogiques, numériques ou de puissances.
Cette étape permettra d’établir une comparaison quantitative entre ces différentes solutions et pourra ainsi aboutir à la d’une méthodologie de conception.

Développement d’un système de récupération d’énergie mécanique de type machine tournante à base d’aimants permanents

Cette offre de post-doctorat s’inscrit dans la thématique de la récupération d’énergie pour l’alimentation de capteurs autonomes communicants. Le post-doctorant aura pour objectif de participer au développement de récupérateurs d’énergie électromagnétiques dont le fonctionnement peut s’apparenter à celui d’une machine tournante à aimants permanents. Le candidat aura une formation en électrotechnique, aura déjà conçu, modélisé et testé des machines tournantes; dans l’idéal des machines tournantes à aimants permanents.

Les missions du (de la) candidat(e) seront :
1) Imaginer des dispositifs de récupération d’énergie en appliquant les compétences développées en machines tournantes
2) Modéliser et optimiser ces dispositifs
3) Caractériser les dispositifs
4) Participer à l’industrialisation des prototypes réalisés

Conception de circuit et de systèmes de communication ultra low power pour wake-up radio

Aujourd’hui, il y a une forte demande de développement de systèmes de wake-up radio autonomes dont les performances puissent être adaptées en fonction des besoins de l’application. Il est critique que ces systèmes disposent également d’horloge indépendante et ultra basse consommation. L’objectif du projet proposé est d’exploiter les capacités de la technologie CMOS FD-SOI pour développer ce type de systèmes, en améliorant la consommation et les performances des systèmes au delà de l’état de l’art, grâce aux faibles capacités et au body biasing de la technologie FD-SOI 22nm. Une attention particulière sera accordé à la mise au point de système de synthèse de fréquence à forte efficacité énergétique et faible temps d’établissement. Le candidat travaillera aussi bien sur les aspects systèmes que conception de circuit dans une équipe qui dispose d’une solide expérience sur le sujet

Internet des objets : Convertisseurs analogique/numérique reconfigurables ultra faible consommation en technologie FD-SOI avancée

Ce post doctorat adresse le contexte de l’internet des objets, des réseaux de capteurs ou des applications radiofréquences opportunistes dans lesquels les systèmes sur puce autonomes doivent en permanence s’adapter à leur environnement pour fonctionner efficacement et augmenter leur autonomie énergétique.
Dans les chaines de récepteur, le convertisseur analogique-numérique (CAN) situé entre les étages de mise en forme des signaux physiques incidents et l’ensemble du traitement du signal numérique est l’un des blocs cruciaux des systèmes sur puce. Ses caractéristiques en termes de résolution et de fréquence maximale de conversion déterminent les performances atteignables par le « System On Chip » SoC.
Ce poste s’inscrit dans l’étude, l’optimisation des performances et la réalisation physique de convertisseurs analogique-numérique qui doivent aussi être reconfigurables pour optimiser leur dépense énergétique par rapport à leur contexte environnemental. Cette étude s’appuiera sur les spécificités des technologiques FDSOI avancées pour réduire au maximum la consommation des convertisseurs.
Le post doctorant effectuera un état de l’art des topologies de convertisseurs analogiques-numériques existants, puis proposera, concevra et caractérisera une architecture intégrée en technologie FDSOI avancée.

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