Co-optimisation Design et Technologie de mémoires magnétorésistives pour le calcul dans la mémoire
Le coût énergétique associé aux mouvements de données à travers la hiérarchie des mémoires est devenu un facteur limitant dans les systèmes de calcul modernes. Afin d'enrayer cette tendance, des architectures innovantes favorisant un traitement plus local et parallélisable de l'information stockée sont proposées; il s'agit de "calcul proche/dans la mémoire" (Near/In-Memory Computing). Des gains importants sont anticipés, s'agissant notamment de tâches complexes (ex: optimisation combinatoire, analyse de graphes, cryptographie) et basées sur le traitement de volumes importants de données (ex: analyse de flux vidéos, bio-informatique). De telles applications sont particulièrement exigeantes en termes d'endurance, de rapidité et de densité. Les mémoires SRAM, satisfaisant les deux premiers critères, commencent à souffrir de leur surface et de leur consommation de puissance statique. Il convient donc d'évaluer des alternatives technologiques plus denses et non-volatiles, parmi lesquelles les mémoires magnétorésistives (MRAM) se distinguent en termes de compromis rapidité/endurance.
L'objectif principal sera d'estimer les améliorations permises par la MRAM en termes de compromis puissance/performance/aire (PPA), relativement aux solutions existantes à base de SRAM et pour des nœuds technologiques avancés. Une méthodologie d'analyse et de comparaison devra donc être établie pour diverses variantes MRAM, un modèle compact de l'élément mémoire permettant d'optimiser les cellules unitaires. Sur la base de ces travaux, des démonstrateurs fonctionnels IMC seront élaborés afin de quantifier l'apport de cette technologie sur un véhicule de test intégré.
Optimisation combinatoire des matériaux de base dans le cadre du design de nouveaux matériaux
Le design de nouveaux matériaux est un domaine qui connait un intérêt croissant, notamment avec l’apparition des procédés de fabrication additive, de dépôt de couches minces, etc. Afin de créer de nouveaux matériaux dans le but de cibler des propriétés intéressantes pour un domaine d’application, il est souvent nécessaire de mélanger plusieurs matières premières.
Une modélisation physico-chimique des réactions qui se produisent lors de ce mélange est souvent très difficile à obtenir, d’autant plus lorsque le nombre de matières premières augmente. Nous souhaitons nous affranchir autant que possible de cette modélisation. A partir de données expérimentales et de connaissances métiers, le but de ce projet est de créer une IA symbolique capable de chercher à tâtons quel est le mélange optimal pour atteindre une ou plusieurs propriétés données. L’idée est d’adapter des méthodes existantes de recherche opérationnelle, comme l’optimisation combinatoire, dans un contexte de connaissances imprécises.
Nous nous intéresserons à différents cas d’usage comme les batteries électriques, les solvants pour cellules photovoltaïques et les matériaux anti-corrosion.
Modélisation et évaluation de la e-raffinerie CO2 du futur
Dans le contexte de l'atteinte des objectifs de neutralité carbone en 2050, le CEA a porté une initiative de projet en 2021 qui consiste à évaluer la pertinence du couplage entre un système électronucléaire et un dispositif de capture directe du carbone atmosphérique au travers d’une valorisation de la chaleur fatale du système.
Intégré(e) dans une équipe d'une vingtaine d'experts (évaluation des systèmes énergétiques, ingénierie technico-économique, modélisation de systèmes énergétiques, optimisation, programmation informatique), le candidat participera à un projet de recherche concernant la modélisation et l’évaluation d’une raffinerie du CO2 dédiée à la production de Jet Fuel alimentée par un réacteur nucléaire et couplée avec un procédé de capture de CO2 atmosphérique.
Détection de traces de stupéfiants dans la salive par électrochimioluminescence sur électrodes diamant
La consommation de stupéfiants devient un problème pour la sécurité routière car 23 % des décès routiers en France interviennent dans un accident impliquant au moins un conducteur testé positif. Ainsi, un objectif de la sécurité Routière en concertation avec les ministères concernés (Ministère des Transports, Ministère de l’Intérieur, Ministère de la Santé et Ministère de l’Economie) est d’améliorer la lutte contre l’insécurité routière liée à la consommation de stupéfiants. Il s’agit en particulier pour cela d’augmenter et de faciliter les contrôles routiers à l’aide d’un appareil portable dédié au contrôle de l’usage de stupéfiants en bord de route, à l’image de ce qui se fait déjà pour les tests d’alcoolémie à l’aide d’un éthylomètre. Un tel appareil n’est pas aujourd’hui disponible commercialement. Les prérequis principaux de cet appareil seront de fournir des résultats de confirmation fiables, immédiats et ayant valeur de preuve pour les tribunaux ainsi qu’un coût d’achat compatible avec le déploiement à grande échelle sur les réseaux routiers français. Dans ce contexte, le sujet d'étude proposé vise à étudier la détection possible de traces de stupéfiants dans la salive à partir de la méthode d'électroluminescence sur électrode diamant dopé bore. Cette méthode est jugée prometteuse pour une telle application car elle permet potentiellement d’atteindre des seuils de détection extrêmement bas et en accord avec les besoins législatifs, offre de multiples possibilités visant à atteindre une grande sélectivité envers les cibles chimiques, avec une grande capacité de miniaturisation d’équipement et un coût de revient d’appareil et de matières premières relativement faible en comparaison aux outils analytiques de type spectromètre de masse, IMS, etc.
Conception de Machines d'Ising basées sur des réseaux d'oscillateurs spintroniques couplés par circuits CMOS
Le nombre et la complexité des tâches de calculs nécessaires au développement de nos sociétés basées sur l’information et la communication sont de plus en plus importants et pose un problème prégnant en besoin énergétique. Il est ainsi indispensable de proposer de nouvelles architectures matérielles de calculateurs permettant d’améliorer drastiquement leur efficacité énergétique.
Le postdoc contribuera à la réalisation de Machines d’Ising qui sont des architectures de calcul innovantes, inspirées du monde vivant et de la physique et qui permettent de résoudre des problèmes complexes d’optimisation. Dans le cadre du projet ANR SpinIM, le postdoc contribuera à la démonstration d’une machine d’Ising basée sur le couplage électrique de nano-oscillateurs à transfert de spin (Spin Torque Nano Oscillators, STNO). En particulier il aura pour rôle de concevoir la puce CMOS réalisant le couplage paramétrable du réseau d’oscillateurs. Son rôle couvrira la modélisation Verilog A du STNO en se basant sur l’expérience de Spintec et la conception du circuit CMOS de couplage au niveau schématique et son implémentation physique (layout). Le post doc assurera la validation du circuit CMOS en laboratoire et participera à la validation fonctionnelle de la machine d’Ising sur des tâches de calcul d’optimisation. Le post doc se déroulera au sein du laboratoire LGECA qui acquis une expérience dans la co-conception spintronique-CMOS.
Accélérateurs photoniques : L'innovation au service des simulations quantiques
Les circuits photoniques, processeurs spécialisés à faible consommation d'énergie, apparaissent comme l'un des technologies plus prometteuses pour accélérer l'exécution d'algorithmes complexes dans les domaines de l'apprentissage automatique et du calcul scientifique tout en gardant une basse dissipation thermique.
Le succès de la simulation de systèmes quantiques et de la mise en œuvre d'algorithmes de simulation inspirés du quantique sur des unités photoniques laisse entrevoir le potentiel de ces accélérateurs pour faire progresser les capacités de calcul dans les domaines de la chimie computationnelle et la science de matériaux.
Le but de ce projet est d'intégrer les technologies photoniques aux réseaux neuronaux et tensoriels, en repoussant les limites des simulations quantiques et des dispositifs classiques. Cette orientation est prometteuse pour l'avenir de l'innovation algorithmique spécialisée et accélérée par le matériel.
La recherche sera axée sur l'adaptation des algorithmes aux dispositifs photoniques, l'optimisation de la consommation d'énergie et le développement de nouveaux algorithmes inspirés par les spécificités du matériel.
Optimisation des interfaces Li métal/électrolyte pour les nouvelles générations d’accumulateur tout solide
Le CEA Tech Nouvelle-Aquitaine, créé en 2013, a mis en place, depuis plus de deux ans, un nouveau laboratoire sur le développement de matériaux et sur le criblage haut débit pour accélérer la découverte de matériaux pour les nouvelles générations d’accumulateurs au Li. Pour cela, le CEA Tech Nouvelle-Aquitaine a acquis différents équipements de dépôt sous vide (par pulvérisation, évaporation et couche atomique) intégrés en boite à gants et différents outils de caractérisations automatisées (MEB-EDX, profilomètre, DRX, LIBS et microscope confocal à venir).
L’interface entre le Li métal et l’électrolyte constituent l’un des principaux challenges à surmonter pour les nouvelles générations d’accumulateurs tout solide. Les réactions de décompositions à l’interface associées à un processus de dépôt/retrait des ions Li inhomogènes conduisent à une fin de vie prématurée des cellules. L’une des voies explorées pour la stabiliser est d’utiliser une couche de protection qui doit présenter une multitude de propriétés physico-chimiques. Dans ce contexte, ce projet interne CEA a pour objectif de mettre en place une méthodologie de synthèse combinatoire associée à de la caractérisation « haut-débit » pour accélérer la découverte de nouvelles couches de protection à l’interface Li métal/électrolyte.
Nous recherchons un(e) excellent(e) candidat(e) qui sera en charge de mettre en place toute la méthodologie, de la synthèse jusqu’aux caractérisations physico-chimiques et électrochimiques des matériaux. Elle/il aura à sa disposition des nouvelles infrastructures à l’état de l’art et collaborera avec d’autres laboratoires du CEA localisés au LITEN (Grenoble)
Détection d’attaques dans l’infrastructure de contrôle distribué du réseau électrique
Afin de permettre l’émergence de réseaux d’énergie flexibles et résilients, il faut trouver des solutions aux défis auxquels ils font face. Dans le cadre de ce postdoc on s’intéresse en particulier à la numérisation et la protection des flux de données que cela entraînera, ainsi qu’aux problématiques de cybersécurité.
Dans le cadre du projet Tasting, et en collaboration avec RTE, l’opérateur français du réseau de transport de l’électricité, votre rôle sera de se pencher sur la protection des données de toutes les parties concernées. Le but est de vérifier des propriétés de sécurité sur les données dans des systèmes distribués, qui induisent un certain nombre d’incertitudes par construction.
Pour cela, vous élaborerez une méthodologie outillée pour la protection des données des acteurs du réseau électrique. L'approche sera basée sur les méthodes formelles de vérification à l'exécution appliquées à un système de contrôle distribué.
Cette offre de postdoc s'inscrit dans le cadre du projet TASTING qui vise à relever les principaux défis liés à la modernisation et à la sécurisation des systèmes électriques. Ce projet de 4 ans qui a commencé en 2023 adresse l’axe 3 de l'appel PEPR TASE "Solutions technologiques pour la numérisation des systèmes énergétiques intelligents", co-piloté par le CEA et le CNRS. Les défis scientifiques ciblés concernent l'infrastructure TIC, considérée comme un élément clé et un fournisseur de solutions pour les transformations profondes que nos infrastructures énergétiques subiront dans les décennies à venir.
Dans ce projet sont impliqués deux organismes nationaux de recherche, INRIA et le CEA au travers de son institut de recherche technologique de la direction de la recherche technologique CEA-List. Sont également impliqués 7 laboratoires académiques : le G2Elab, le GeePs, l’IRIT, le L2EP, le L2S et le SATIE, ainsi qu’un partenaire industriel, RTE, qui fournit différents use cases.
Caractérisation électro-optique de dispositifs actifs dans le visible et l’IR
Au sein du Département Intégration Hétérogène Silicium, le Laboratoire des Technologies et Composants pour la Visualisation (DIHS/LTCV)développe des systèmes OLEDs. Une de ces thématiques est axée sur l’élaboration d’OLEDs hybrides, associant dépôts par voie humide et dépôts par évaporation. Les applications visées vont des micro-écrans aux photodétecteurs, en passant par le lighting.
Dans le cadre du développement de son activité "OLEDs hybrides", le DIHS/LTCV recherche un(e) Post-doc en Electronique Organique pour un projet de recherche amont. Dans le cadre de ce poste, vous aurez en charge le développement d’empilements, la mise au point de caractérisation de dispositifs OLEDs. Une optimisation des cavités sera demandée en prenant en compte les caractéristiques des différentes couches.
Parallèlement, des mesures de caractérisations IV, CV, photoluminescence dans les domaines visibles et IR devront être adaptées pour nos applications.
Enfin, l’étude des interfaces par spectroscopie d’impédance et effet Hall pourront être menées.
Fusion de données 3D issues de tomographie par rayons X et SIMS
Le service de caractérisation des matériaux et des composants du CEA-LETI s’est récemment doté de 2 outils expérimentaux pour effectuer de l’imagerie 3D à des résolutions spatiales atteignant 100nm. Il s’agit de la tomographie X dans un MEB et de la spectrométrie de masse assistée par usinage ionique. La tomographie X donne fournit des images 3D de la morphologie interne d’un objet. Le SIMS 3D fournit également une image 3D avec en plus une information chimique. Ces 2 techniques sont à l’état de l’art et il est envisagé de les associer afin d’obtenir une caractérisation 3D quantitative d’objets tels que les copper pillars en microélectronique, ou des électrodes Si utilisées comme anode dans des batteries Li-ion. Le sujet de post-doc sera centré sur l’analyse de données. Une phase de simulation pourra être envisagée afin d’implémenter et de tester des approches existantes en fusion de données 3D. Ces approches devront être améliorées et adaptées. Il s’agira ensuite de participer aux campagnes de mesure, et de traiter les jeux de données avec les approches précédemment validées. Dans un contexte très pragmatique, un certain goût pour les mathématiques appliquées et la programmation sont indispensables pour appréhender des algorithmes de fusion/reconstruction avec des approches d’abord basiques puis de plus en plus avancées (contraintes, régularisation, supériorisation, fusion Bayesienne,etc). Un docteur (éventuellement ingénieur) physicien étant très à l’aise avec l’informatique (Python, Matlab, C) et le traitement d’image est recherché, ou alors un docteur en mathématiques/informatique intéressé par les applications, dans les 2 cas avec une expérience en caractérisation. Il faudra faire l’interface dans une équipe transverse et donc avoir une certaine ouverture d’esprit et une bonne capacité d’écoute. De bonnes capacités rédactionnelles et orales sont requises (anglais français) pour valoriser les résultats (articles, conférences, brevet, séminaire internes).