Modélisation et Contrôle de la Fréquence et de la Tension dans des architectures GALS en présence de variabilité du process et de variations de tension et de température
L’évolution des technologies sub-microniques a induit des défis majeurs auxquels doit faire face le concepteur, à savoir, la gestion de la variabilité au sein de la puce (ou inter-puces) et la réduction de la consommation. Ces deux défis peuvent être traités par des techniques de "DVFS" (Dynamic Voltage and Frequency Scaling) : la puce est découpée en plusieurs zones de tension-fréquence à réguler compte tenu de références fixées par un superviseur qui prend en compte les contraintes de l’application et les capacités de la plateforme matérielle.
L’objectif de ce travail de post-doctorat est de revisiter les approches DVFS. Dans un premier temps, on effectuera une modélisation physique fine du système à réguler. On proposera ensuite des lois de contrôle non-linéaire qui prennent en compte les saturations des actionneurs, compte tenu d’un cahier des charges donné par des concepteurs de circuit. Les lois de contrôle devront tenir compte des contraintes d’implémentation sur une plateforme. Les performances de ces lois en asservissement et en régulation seront évaluées sur simulateur.
Le problème d’asservissement et régulation de la tension et de la fréquence est en fait intrinsèquement Multi-Entrées-Multi-Sorties (MIMO). On exploitera donc des techniques de contrôle MIMO pour répondre au cahier des charges fixé par les concepteurs de circuit.
Enfin, le contrôle de différentes zones VF est généralement piloté par un unique organe de décision. On réfléchira à des méthodologie de contrôle distribué qui prennent en compte par exemple l’état des zones voisines à la zones VF contrôlée.
Capteurs de gaz à base de nanoparticules de diamant et de matériaux nanoporeux dopés de molécules-sondes
Il s’agit de réaliser des capteurs à ondes acoustiques de surface (SAW) sensibles et sélectifs pour détecter de très faibles concentrations de composés gazeux (< 100 ppb). La stratégie pour accroître la sensibilité de la couche guidante repose sur l’utilisation, comme couche guidante, de nanoparticules de diamant chimiquement modifiées et déposées en multi-couches sur un film piézoélectrique. Pour obtenir une grande sélectivité, ces capteurs seront couplés à des filtres spécifiques placés en amont, constitués de matériaux poreux dopés de molécules sondes aptes à capter les interférents gazeux.
Le projet comporte quatre volets : 1) synthèse et greffage des nanoparticules de diamant, 2) étude des molécules sondes et dopage des matrices nanoporeuses, 3) étude du piégeage des polluants-cibles et des interférents potentiels, 4) métrologie et calibration.
Le travail sera réalisé dans le laboratoire « Capteurs Diamant » et dans le laboratoire Francis Perrin situés tous deux au centre d’études de Saclay.
Monitoring global pour éoliennes offshore par méthodes de mesure bas coût et à déploiement simplifié
Ce projet fait suite à des travaux antérieurs focalisés sur l’instrumentation d’une éolienne on-shore avec un réseau de capteurs inertiel dont les réponses permettent la détection de modes de vibration propres à l’éolienne, en particulier du mat ainsi que le suivi en temps réel de ces réponses.
Les objectifs de ce projet sont multiples : porter ces travaux sur des éoliennes offshore; rechercher les signatures dans des bandes de fréquences plus larges; étudier la réponse des bases offshore et de leurs ancrages.
L’un des enjeux est notamment de parvenir à retrouver les signatures des éléments tournants (pales) sans instrumentation directe. Instrumenter ces éléments est en effet plus coûteux et plus impactant sur la structure.
En outre la technologie de capteurs sera adaptée au suivi du cycle de vie en fatigue des structures filaires en mouvement (câble de raccordement électrique dynamique et ancrage) dans le cas d’une éolienne off-shore. L’objectif final vise à proposer une méthode globale de suivi de la santé d’une éolienne off-shore.
Calibration automatique de boites quantiques assistée par réseaux de neurones et modèle physique
Les ordinateurs quantiques offrent de grandes promesses pour faire progresser la science, la technologie et la société en résolvant des problèmes au-delà des capacités des ordinateurs classiques. L'une des technologies de bits quantiques (qubits) les plus prometteuses est celle des qubits de spin, basés sur des boîtes quantiques (BQ) tirant parti de la grande maturité et de l'évolutivité des technologies des semi-conducteurs. Cependant, l'augmentation du nombre de qubits de spin nécessite de surmonter d'importants défis d'ingénierie, tels que la calibration de charge d'un très grand nombre de BQ. Le processus de calibration des BQ implique de multiples étapes complexes qui sont actuellement effectuées manuellement par les expérimentateurs, ce qui est long et fastidieux. Il est maintenant crucial de résoudre ce problème afin d'accélérer la R&D et de permettre la réalisation d’ordinateurs quantiques à grande échelle.
L'objectif de ce projet de post-doctorat est de développer un logiciel de calibration automatique de BQ combinant un réseau de neurones bayésien (BayNN) et un modèle physique reproduisant le comportement des dispositifs du CEA-Leti. Cette approche innovante tirant parti des estimations d'incertitude des BayNN et l’aspect prédictif du modèle permettra d’obtenir une solution de calibration automatique rapide et robuste aux non-idéalités des BQ.
Dimensionnement et optimisation du pilotage d’une chaine de production hydrogène couplée à un parc éolien offshore
Le couplage entre les filières EMR (Energies Marines Renouvelables) et hydrogène fait apparaître des atouts potentiels importants à long terme. Le projet MHyWind propose d’évaluer le potentiel énergétique et économique d’une chaine de production hydrogène intégrée à une sous-station d’un parc éolien offshore. L’hydrogène produit et stocké localement sera distribué par bateau pour des usages portuaires, en remplacement d’énergies fossiles. Pour cela, il sera mise en place une simulation qui intègrera toute la chaine énergétique du parc éolien vers les usages portuaires de l’hydrogène. Elle permettra d’évaluer différentes configurations et dimensionnements en fonction des usages locaux, leviers de valorisation, et modes de pilotage et fonctionnement du système. Les critères seront le productible (kg d’H2 produits / consommés) et les coûts de la chaine complète (CAPEX et OPEX). Dans le cadre du post_doctorat, l’objectif sera la mise en place de l’outil sur ce cadre applicatif pleinement intégré au projet en partenariat avec les équipes des laboratoires concernés.
Etude numérique basée sur la meta-modélisation de la propagation d’ondes ultrasonores dans des tuyauteries comportant des zones de corrosion
Le projet ANR PYRAMID (http://www.agence-nationale-recherche.fr/Projet-ANR-17-CE08-0046), a pour objectif de développer des techniques permettant de détecter et quantifier l’amincissement de paroi dû à la corrosion induite par un flux chargé en débris dans les systèmes de tuyauterie. Dans le cadre de ce projet qui implique des équipes Françaises et Japonaises, le CEA LIST développe des outils de simulation basés sur une approche éléments finis et dédiés à la modélisation de la diffraction d’ondes guidées ultrasonores par une zone de corrosion dans une canalisation coudée. Mises à disposition des partenaires, ces solutions supporteront la conception d’un procédé d’inspection par Transduction ElectroMagnétique-Acoustique (EMAT) au laboratoire vibrations-acoustique (LVA) de l’INSA Lyon. Pour cela, un atout différentiant reposera sur la capacité du CEA LIST à adapter des outils de méta-modélisation a ses modèles physiques pour autoriser une exploitation intensive de la simulation.
Mise au point de procédés innovants de métallisation pour la fabrication de structures d’interconnexions avancées de cellules solaires
La fabrication de cellules solaires performantes et à coût maîtrisé constitue un enjeu majeur, et mobilise de nombreuses équipes de recherches et industriels dans le monde. De nombreuses solutions technologiques sont actuellement développées et évaluées dans ce but. Ainsi, la limitation de l’ombrage des zones actives par les lignes de métal qui collectent le courant est-elle l’une des voies d’amélioration les plus prometteuses. Cette étude vise à mettre au point un nouveau procédé de fabrication de lignes métalliques étroites en utilisant un dépôt électrochimique en remplacement de la sérigraphie. Dans cette approche, le substrat conducteur est revêtu d’un masque isolant qui définit les lignes, et le métal est directement déposé par électrolyse, sélectivement sur les zones faiblement conductrices (c’est-à-dire les lignes). Les procédés seront à adapter en fonction de la nature des zones faiblement conductrices sur lesquelles devront être réalisés les dépôts electroless et/ou électrolytiques.
Conception d’un hyperviseur sûr et sécurisé dans le contexte d’une architecture manycore
Le projet TSUNAMY a pour objectif de re-penser la conception des futures puces manycore selon une approche collaborative matériel/logiciel. Il visera notamment l’intégration de crypto-processeurs dans une telle puce, qui devient du même coup une architecture hétérogène dans laquelle l’ordonnancement, l’allocation, le partage et l’isolation des ressources seront des problématiques majeures.
Le laboratoire LaSTRE a conçu Anaxagoros, un micro-noyau qui assure de bonnes propriétés en termes de sécurité et d’intégration d’applications à criticités mixtes et se prête donc bien à la virtualisation de systèmes d’exploitation. Faire évoluer cette couche de virtualisation dans le cadre du projet TSUNAMY est le principal but de ce sujet de post-doctorat.
Le premier problème à traiter tient au passage d’Anaxagoros à l’échelle des manycores. Ce système a été développé pour s’adapter aux multi-coeurs : des techniques innovantes pour minimiser le nombre de points de synchronisation ont été proposées pour atteindre un haut niveau de parallélisme en mode "lock-free". C’est une première étape, mais le passage aux manycores apporte d’autres problématiques comme la cohérence des caches ou un accès non uniforme à la mémoire, qui nécessitent de se concentrer sur la localité des données. Le second problème sera d’incorporer dans Anaxagoros de véritables capacités de sécurité, notamment dans la protection contre les canaux cachés ou pour la confidentialité. Le troisième et dernier problème qui sera traité par des interactions avec les partenaires du projet sera de déterminer des techniques qui pourront être implémentées directement au niveau matériel pour empêcher que même une faille dans du logiciel habituellement considéré comme sûr ne permettra pas à un attaquant d’obtenir un accès à des données privées ou des fuites d’information.
Gestion Système Multi-Agent optimale des réseaux de chaleur intégrant du stockage thermique
Le travail proposé vise à contribuer au développement des premières briques d’une plate-forme logicielle basée sur les environnements Modelica/JADE (java) permettant de modéliser, simuler et optimiser le pilotage des réseaux de chaleur grâce à l’utilisation de modèles de stockages thermiques compatibles: spécifier les interfaces des données nécessaires et suffisantes pour le contrôle des stocks du réseau, implémenter les éléments contrôlés dans le réseau de chaleur, de définir des modèles simplifiés des principaux composants du réseau de chaleur à intégrer dans les agents(production, distribution/stockage, consommation), et de concevoir des modèles prédictifs de consommation et de production afin de pouvoir anticiper l’évolution du système. L’évaluation des performances se fera sur le cas test construit dans l’environnement de simulation Modelica.
Mise en oeuvre de nanomatériaux piézoélectriques pour la réalisation de capteurs et systèmes flexibles grandes surfaces
Le CEA LETI développe des capteurs innovants ultrasouples permettant la mesure de contraintes en exploitant les propriétés piézo-électriques de nanofils de Nitrure de Gallium (GaN) auto organisés. Les étapes de fabrication sont : i) croissance des nanofils, ii) organisation des nanofils, iii) encapsulation, iv) établissement des contacts. Des démonstrateurs ont déjà été réalisés sur de petites surfaces (1,5 cm²) en utilisant la technique du Langmuir Blodgett pour permettre l’organisation des nanofils. Ce projet vise à augmenter la surface des capteurs et à contrôler l’assemblage 1D et 2D des nanofils, en utilisant notamment une technologie au déroulé innovante du CEA LITEN, appelée Boostream®, dont les fonctionnalités sont similaires au LB dans sa configuration de base.
Le but de ce post doctorat est de développer une nouvelle brique technologique pour l’équipement Boostream® afin de permettre une organisation contrôlée des nanofils dans une configuration prédéfinie. Le candidat aura en charge d’optimiser l’assemblage des nanofils,l’obtention du film structuré ainsi que la fabrication, l’intégration et la caractérisation des transducteurs piézoélectriques aux dimensions de 15x15 cm².
Plus généralement, ce post doc donne l’opportunité de développer une connaissance générique pour manipuler des micro ou nanofils ou encore des fibres donnant accès à de nouvelles solutions techniques pour de nombreux domaines applicatifs comme la structuration de surface, la peau électronique, l’énergie…