Conception de modules photoniques intégrés

La conception de modules de transmission optiques de nouvelles génération (en particulier modules transceivers optiques sur carte) met en jeu l’association de deux technologies de pointes développées au Leti : la photonique sur silicium et le packaging silicium 3D.
Afin de répondre aux objectifs de ces modules en terme de performance, coût et densité, il est nécessaire de réaliser un désign prenant en compte toutes les contraintes techniques: mécanique, optique, thermique mais surtout électronique/RF.
La mission proposée consiste à concevoir de tels modules en optimisant les interconnexions RF internes et externes du module, et la bonne mise en oeuvre des éléctroniques (ASICs) intégrés. La simulation de plusieurs architectures concurrentes (e.g. avec les logiciels HFSS et ADS) permettra d’orienter les choix techniques.
Enfin, il faudra également assurer leur mise en oeuvre dans un système et leur caractérisation en préparant les cartes et bancs de test associés.

Algorithmes en temps réel optimisés pour les Interfaces Cerveau-Machine à plusieurs degrés de liberté

Le sujet de recherche porte sur l’optimisation des algorithmes de l’Interface-Cerveau Machine (ICM) pour des applications médicales chez l’Homme (sujets tétraplégiques).
L’objectif principal pour le candidat post-doc sera d’optimiser/accélérer les calculs pour permettre l’utilisation de plusieurs degrés de libertés (jusqu’à 26) en temps réel. Le choix de caractéristiques appropriées pour les sous-ensembles permettra d’améliorer l’efficacité de calcul et la qualité du contrôle. Pour atteindre ce but, des modèles parcimonieux seront appliqués
Pour analyser les enregistrements ECoG en l’espace temps-fréquence-localisation, une transformée en ondelettes continue est utilisée. L’optimisation comprendra l’implémentation de transformée en ondelettes rapide ainsi que de code C++.
Le projet inclue aussi les tests et adaptations des algorithmes d’ICM à la transmission sans fil de des signaux avec l’implant WIMAGINE.
Finalement, l’adaptation des algorithmes pour l’environnement médical de sujets tétraplégiques (l’utilisation de tâches motrices imaginaires, la présence de stimuli dans le signal, la durée réduite des expériences) sera sous la responsabilité d’un post-doc.

Analyse dynamique non-linéaire d’une structure en béton armé sous sollicitations sismiques : Etude déterministe et probabiliste des spectres de plancher

L’étude qui est proposée s’appuie sur la campagne ENISTAT et comporte trois axes de travail :

1. Calibration (5 mois)
Le candidat devra, dans un premier temps, s’approprier le modèle aux éléments finis de maquette qui a été développé en phase d’avant projet. Sur la base des résultats expérimentaux, les éventuelles sources d’écart entre les résultats numériques initiaux et expérimentaux devront être identifiées en vue de mieux calibrer le modèle.

2. Étude déterministe et probabiliste des spectres de plancher (5 mois)
Sur la base du modèle calibré, les spectres de planchers pourront être déterminés. Ces derniers seront confrontés aux spectres de demande issus des textes normatifs, tels que l’Eurocode 8. Enfin, en s’appuyant sur des méthodes issues de la théorie de la fiabilité, les incertitudes qui entachent non seulement les paramètres d’entrée du modèle mais aussi les signaux d’excitation seront prises en compte et la variabilité des spectres de planchers pourra être quantifiée. Cette donnée est particulièrement essentielle dans un contexte de dimensionnement et de retombées au niveau de l’ingénierie parasismique.

3. Étude de la tenue au séisme des rupteurs thermiques (2 mois)
Sur la base des résultats, non seulement expérimentaux mais aussi numériques, une discussion sur l’effet des rupteurs thermiques sur la tenue globale de la structure au séisme sera réalisée.

Il peut être noté que l’ensemble de ces recherches s’inscrit pleinement dans le cadre de la feuille de route de l’institut SEERA (ex. IMRS) dont le CEA est membre fondateur.

Développement d’une cellule à Metal Support pour la production d’Hydrogène par Electrolyse à Haute Température

Le développement de Cellules à Métal Support (CMS) pour l’Electrolyse à Haute Température (EHT) constitue une innovation intéressante pour limiter les dégradations en fonctionnement de ces composants. L’augmentation de la durée de vie des cellules contribuera à réduire les coûts de revient et à positionner l’EHT comme une alternative réaliste face aux autres technologies de production d’hydrogène. La maîtrise de l’élaboration des CMS constitue toutefois un verrou important. Dans les procédés actuels, les couches fonctionnelles de la cellule sont constituées de matériaux céramiques qui sont assemblées avec le substrat métallique poreux à haute température (> 1000 °C). Les différences de comportement mécanique de ces matériaux ainsi que les conditions réductrices imposées par le métal conduisent aujourd’hui à des cellules dont les performances sont insuffisantes par rapport au cahier des charges. L’objectif du post-doctorat sera d’acquérir une meilleure connaissance des mécanismes intervenant lors de l’assemblage et de proposer et de tester des solutions technologiques pour fiabiliser l’élaboration de Cellules à Métal Support.

Intgération 3D séquentielle

L’intégration 3D est actuellement très étudiée car elle offre une solution pour continuer d’augmenter la densité de transistor par unité de surface (More Moore) tout en réduisant les contraintes de réduction des dimensions des transistors. Elle permet aussi de faciliter la co-intégration de technologies très hétérogènes (More than Moore). La 3D séquentielle permet d’utiliser tout le potentiel de la 3D en connectant les couches empilées au niveau du transistor. Elle se distingue de l’intégration 3D parallèle (3D TSV) qui est limitée à interconnecter des blocs comprenant des milliers de transistors. L’expertise du Leti dans ce domaine est reconnu grâce à la démonstration de structures fonctionnelles en 200mm. Le travail du post doc consiste en la réalisation d’un démonstrateur en 300mm pour des nœuds plus avancées incluant de nouveaux modules, comme par exemple des lignes inter-niveaux métalliques qui permettrait d’empiler plus de trois niveaux avec cette intégration.

Développement d’outils numériques pour la simulation du contrôle non destructif par ultrasons

Le Département Imagerie et Simulation pour les Contrôles non destructifs (DISC) du CEA LIST recherche un(e) post-doc en mathématiques appliquées et calcul scientifique. Le DISC développe le logiciel CIVA (http://www-civa.cea.fr), leader mondial pour la simulation et l’expertise en contrôles non destructifs (échographie ultrasonore, méthodes électromagnétiques, radiographie, tomographie X). Dans le cadre du développement et de l’amélioration de CIVA, le post-doc recruté aura en charge le développement de méthodes numériques pour le module de simulation ultrasonore.
Les méthodes semi-analytiques implémentées dans CIVA reposent sur des hypothèses simplificatrices des phénomènes physiques mis en jeu et ont l’avantage d’être rapides et précises dans un grand nombre de configurations réalistes d’inspection. Cependant, restent des configurations pour lesquelles ces modèles trouvent leur limite et nécessitent la mise en œuvre de méthodes s’affranchissant des hypothèses physiques incriminées. Les méthodes dites numériques telles que les éléments finis, les différences finies ou les éléments finis de frontière permettent de résoudre ces problèmes, mais dans des temps de calcul incompatibles dans un contexte industriel, notamment pour les configurations 3D. Une approche pour CIVA consiste à coupler les modèles semi-analytiques et les méthodes numériques de sorte à bénéficier simultanément des avantages des deux modèles.
Les travaux du poste incluent des développements de méthodes numériques elles-mêmes, en lien avec les partenaires académiques du CEA, l’intégration dans CIVA d’une solution de maillage permettant de mettre en forme les données pour la résolution numérique, ainsi que des développements sur les couplages semi-analytique / numérique. Des solutions du type multi-boite, permettant par exemple d’optimiser les configurations comportant plusieurs défauts ou d’effectuer un couplage au niveau de la source et du défaut, seront notamment étudiées.

Modélisation de l’électroraffinage d’actinides

Dans le cadre du projet européen SACSESS et en collaboration avec l’ITU et le CNRS, le Laboratoire d’Elaboration des Procédés de Séparation (LEPS) du DRCP/SMCS étudie actuellement un procédé pyrométallurgique de retraitement des combustibles nucléaires usés par électrolyse.

Le sujet de post-doc proposé vise dans un premier temps à développer des modèles rendant compte de ce procédé sur la base de résultats de tests successifs d’électroraffinage déjà obtenus à l’ITU en électrolysant un alliage métallique U-Pu-Zr-Am-Gd-Nd-Ce-Y sur une cathode d’aluminium. Le but de la modélisation sera d’évaluer les potentialités de ce procédé en termes d’efficacité de séparation mais aussi d’optimiser la gestion des flux de matière nucléaire.

Méthodes de compensation (magnétique) pour la capture de forme à partir de capteurs d’orientation

Notre laboratoire travaille depuis quelques années sur la capture de forme (courbes et surfaces) en statique et en mouvement à partir de capteurs d’attitude, accéléromètres et magnétomètres par exemple, capables de fournir des informations sur leur propre orientation. Cependant, en conditions réelles les données capteurs ne fournissent pas exactement leur orientation, la mesure étant perturbée par des données extérieures (accélérations propres au mouvement, vibrations pour les uns, perturbations magnétiques pour les autres). Le but de ce travail est d’analyser ces perturbations et de proposer des prétraitements permettant de corriger les informations brutes des capteurs afin d’en extraire des données tangentielles fiables/cohérentes relativement à nos objectifs de reconstruction géométrique aussi bien dans un cadre statique que dynamique, sur quelques cas d’applications réelles telles que la présence d’éléments magnétiques perturbateurs dans l’environnement de capture.

Nous nous plaçons dans un premier temps dans le cadre de la reconstruction de la forme d’un tuyau métallique : nous cherchons alors à reconstruire une courbe avec des capteurs magnétiques perturbés (nous pourrons envisager la reconstruction de surfaces par la suite). Le travail demandé consiste à trouver les meilleures méthodes permettant de traiter ces informations perturbées, afin d’en extraire les données tangentielles nécessaires à la reconstruction de la forme (séparation de sources, fusion de données, modélisation de la perturbation, ajout d’une autre modalité capteur, etc, sont des pistes à explorer). Le post doc devra établir une étude bibliographique poussée, implémenter les différentes méthodes définies, mettre en œuvre ces méthodes en tests réels par le biais d’acquisitions de données avec notre système de capture de forme en environnement perturbé.

Reverse engineering d’une machine électrique commerciale de type synchrone à aimants enterrés dans le rotor et à pôles saillants puis modélisation d’évolutions de cette machine intégrant notamment de nouveaux types d’aimants conçus au CEA.

L’étude concerne l’étude et la modélisation d’une motorisation électrique de type synchrone à aimants enterrés dans le rotor intégrant une nouvelle technologie d’aimants issus du CEA. Cette étude intègre en phase préliminaire une phase de retro engineering et de modélisation d’une machine existante.

Dans le cadre du transport électrique, si les batteries et le moyen de stockage de l’énergie restent le point faible de la chaîne énergétique, le moteur de traction électrique constitue un maillon central qu’il s’agit de dimensionner au mieux afin de gagner en efficacité énergétique. Depuis maintenant vingt ans, toutes les structures de moteur électrique ont été étudiées et testées : du moteur à courant continu à la machine synchrone à aimants permanents en passant par la machine asynchrone et la machine à réluctance variable. Il ressort que la machine synchrone à aimants permanents enterrés dans le rotor est celle qui offre le meilleur rendement, associé à la possibilité d’offrir en pleine charge une puissance constante sur une grande plage de vitesse. On va de plus chercher à augmenter les vitesses de rotation afin de gagner au maximum sur l’encombrement.

Le post doc se scinde ainsi en trois parties :

1ere phase :
Test au banc d’essai moteur CEA d’une machine électrique commerciale à aimants enterrés et démontage de la machine en vue de caractériser ses composants

2eme phase :
Modélisation de la machine commerciale testée au banc moteur et comparaison des résultats de modélisation avec les mesures issues de la 1ere phase

3eme phase :
Conception et modélisation d’évolutions de la machine testée et modélisée dans les phases 1 et 2, en intégrant notamment de nouvelles technologies d’aimants développés au CEA.

Caractérisation électrique et modélisation de mémoires CBRAM (Conductive Bridge Random Access Memory)

Les mémoires CBRAM sont parmi les technologies les plus prometteuses comme alternative aux technologies Flash qui présentent des limites vis-à-vis des futures réductions de dimensions. Les CBRAM ont une structure de type capacitive, où un matériau chalcogénure est pris en sandwich entre une anode active en argent et une cathode inerte. En polarisant la cellule, les ions argent diffusent dans la matrice et atteignent la cathode où ils sont réduits. Un pont conducteur est formé dans la structure, créant une diminution de résistance. Ces structures peuvent fonctionner à très faible tension (~1V).
L’objectif principal du post doc est de mener les études de caractérisation électrique et la compréhension physique associée. L’objectif final est une forte amélioration des caractéristiques d’écriture, d’effacement, de cyclage, de retention d’information. Dans ce but des études approfondies seront menées, en particulier de la conduction et de la retention (mesures en température, lien entre courants et ions diffusées dans la matrice via un premier niveau de modélisation, …) Le candidat adressera à la fois les problèmes hardware et les méthodologies de test. Il étudiera diverses conditions de procédés, de géométries, d’architectures. Une forte interaction sera toujours recherchée avec les spécialistes de la caractérisation physico chimique pour une meilleure connaissance intime des matériaux et cellules.