Analyse de la qualité numérique de codes à l’aide de CADNA, Verificarlo et Verrou
Les codes de calcul reposent sur l’arithmétique à virgule flottante pour représenter des nombres réels et les opérations qui leur sont appliquées. Or les réels ne peuvent en général pas être représentés de manière exacte par des nombres flottants. La précision finie de l’arithmétique à virgule flottante conduit à des erreurs d’arrondi qui peuvent s’accumuler. Avec l’augmentation de la puissance de calcul, la complexification des algorithmes et le couplage d’applications, il est crucial de pouvoir quantifier la robustesse d’une application ou d’un algorithme.
Les outils CADNA [1], Verificarlo [2] et Verrou [3] permettent d’estimer la propagation d’erreurs d’arrondi et de mesurer la qualité numérique des résultats. L’objectif de ce travail est d’utiliser ces trois outils dans les applications GYSELA [4,5] (utilisée dans le domaine de la fusion pour caractériser la dynamique des turbulences dans le plasma des Tokamaks) et PATMOS [6] (mini-application représentative d’un code de transport neutronique Monte Carlo) afin d’analyser la robustesse numérique de ces applications ou de certains de leurs algorithmes. Outre l’analyse de la qualité numérique des résultats, ces outils seront aussi utilisés afin d’évaluer s’il est possible de dégrader la précision (simple ou demi-précision au lieu de double) pour certains algorithmes permettant des gains sur l’empreinte mémoire et/ou les performances (vectorisation, taille des communications). Au-delà des enseignements sur les deux codes analysés, un second objectif est la mise en place d’une méthodologie qui pourrait s’appliquer à d’autres codes de calcul tirant parti des complémentarités de ces trois outils.
Mise en place d’une méthode de contrôle qualité des traitements par radiothérapie à l’aide des gels dosimétriques
Ces dernières années, l’évolution des techniques de radiothérapie externe a conduit à de nouveaux besoins dosimétriques, entraînant un intérêt grandissant pour les méthodes de dosimétrie 3D. Seuls les gels dosimétriques permettent, aujourd’hui, de réellement mesurer la distribution tridimensionnelle de dose avec une haute résolution spatiale. Cette méthode se base sur la mesure par imagerie de modifications chimiques localisées dans un gel produit au laboratoire, suite à son irradiation.
Le projet porte sur le développement de méthodes de dosimétrie par gel utilisant deux moyens de lecture : l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et la tomographie optique. Pour la dosimétrie par gel-IRM, il s’agit d’adapter et de valider une méthode développée au cours de précédents projets pour des applications de contrôle qualité sur les faisceaux de radiothérapie guidée par IRM. Cela passera tout d’abord par la conception des fantômes cylindriques à l’aide de l’imprimante 3D du laboratoire. L’optimisation de la méthode de lecture sera ensuite réalisée pour permettre la transposition de la séquence sur les appareils de radiothérapie guidée par IRM des hôpitaux partenaires du projet. L’ensemble de la méthode sera validé par ces mesures in situ. Des acquisitions de profils et de rendements en profondeur seront d’abord réalisées et comparées à d’autres méthodes dosimétriques apportées par d’autres partenaires du projet, avant de réaliser un contrôle end-to-end en conditions cliniques à l’aide d’un fantôme anthropomorphique.
En ce qui concerne la dosimétrie par gel–tomographie optique, le travail consistera en une mise au point de l’ensemble de la méthode. Une adaptation de la composition du gel sera alors nécessaire, ainsi que la caractérisation du lecteur, l’étalonnage du gel et, finalement, une validation de la méthode par des mesures de profils et rendements en profondeur dans les faisceaux de référence du LNHB.
Développements des outils multiphysiques dédiés à la modélisation des réacteurs RNR-Na et études associées.
Le groupe sodium du DM2S (département du CEA Saclay) développe des outils numériques de couplage afin de réaliser des études de cas accidentels (transitoires rapides). Les domaines physiques concernés sont la neutronique, la thermo-hydraulique et la mécanique. Le sujet de ce post-doc s’inscrit dans ce cadre.
Il s’agit de mener plusieurs travaux : l’intégration d’un couplage au sein de la plateforme CORPUS, réaliser des études dans le but de tester les effets et introduire dans le couplage l’impact, sur l’écoulement du sodium, de la déformation des assemblages par la température, l’utilisation des sections efficaces neutroniques générées par le code APOLLO3, l’étude d’autres cas accidentels, et étendre la modélisation à l’échelle sous-canal et aiguille.
Développement d’actionneur piézoélectrique sans plomb en couches minces
Au sein de CEA-Tech, l’Institut LETI crée de l’innovation et la transfère à l’industrie. Le LCMA, laboratoire de composants micro-actionneurs, travaille sur l’intégration de matériaux piézoélectriques dans des microsystèmes permettant d’obtenir la fonction de transduction électromécanique. Le Titanate Zirconate de Plomb (PZT) est à ce jour le matériau piézoélectrique le plus performant pour les applications micro-actionneur. Cependant, la mise en place dans un futur proche d’une nouvelle norme concernant le taux de plomb autorisé dans les puces (directive européenne RoHS) nous amène à évaluer des matériaux sans plomb alternatifs au PZT pour les applications actionneurs piézoélectriques. Le développement de matériaux sans plomb est de fait devenu un axe majeur de la recherche sur les piézoélectriques. Ces recherches ont amené à revisiter et modifier certains matériaux piézoélectriques classiques tels que les KNbO3 et BaTiO3. La famille des KNaxNb1-xO3 (KNN) a notamment été identifiée comme une piste prometteuse. L’objectif du postdoc est donc d’évaluer des matériaux piézoélectriques sans plomb et de comparer leurs propriétés à celle du matériau de référence, le PZT. Des véhicules de test simples seront réalisés dans la salle blanche du LETI pour être ensuite caractérisés au moyen de différentes techniques disponibles dans nos laboratoires pour évaluer les performances électriques et piézoélectriques de ces matériaux. Dans le but de mener à bien ce travail, le candidat pourra s’appuyer sur une solide expérience des experts LETI développée depuis maintenant presque 20 ans sur les matériaux piézoélectriques en couches minces.
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
Microbatteries bio-compatibles et bio-résorbables pour applications médicales
Dans le cadre de son activité micro-sources d’énergie embarquées, le LETI initie des études prospectives dans le domaine des microbatteries pour applications médicales, et plus particulièrement pour l’alimentation de micro-dispositifs implantables. A cette fin, un projet labélisé Carnot impliquant deux laboratoires du LETI (microbatteries, bio-packaging) et un laboratoire CNRS (ICMCB, Bordeaux) a pour objectif la conception et l’étude de micropiles bio-resorbables.
Les principales missions consisteront donc (i) à participer à la conception, par un choix adapté de matériaux, d’un système électrochimique en film mince assurant une alimentation électrique adéquate (tension, capacité), corrodable et solubilisable dans l’organisme de manière contrôlée, (ii) à réaliser les constituants (électrodes, électrolyte) sous forme de films minces (pulvérisation cathodique, dépôt électrolytique, enduction) et à les caractériser individuellement, (iii) à finaliser la réalisation de micropiles prototypes et à étudier leur comportement.
Le travail sera réalisé à l’ICMCB (Bordeaux) au sein d’une équipe mixte CEA/CNRS, en étroite collaboration avec les laboratoires grenoblois. Les résultats obtenus et l’activité inventive devront prioritairement faire l’objet d’une analyse de propriété intellectuelle en vue de leur protection ou exploitation, ainsi que si possible de publications scientifiques.
Optimisation du cascode monolithique de puissance en technologie MOS-ChannelHEMT GaN/Si
Afin de répondre au besoin de la conversion d’énergie, notamment pour les applications automobile ou photovoltaïque, la technologie des transistors de puissance GaN/Si s’oriente aujourd’hui vers des composants E-mode avec des performances agressives en termes de tension de seuil (>2V), de courant nominal (100-200A), de tension de claquage (650 et 1200V) et d’immunité au phénomène de « current collapse ». Le cascode discret est assez largement utilisé aujourd’hui pour répondre à ce besoin (Transphorm, On-Semi, NXP, IR…) mais il présente certains problèmes spécifiques (inductances parasites, appairage, composants additionnels, coût, fonctionnement limité en température lié à la puce Si …). Le cascode monolithique est une version très compacte du cascode qui doit permettre d’éviter ces problèmes mais aussi d’améliorer les performances des transistors E-mode intrinsèques (MOS-C HEMT ) étudiés au Leti. D’autres acteurs du GaN ont d’ailleurs suivi une approche similaire sur une autre technologie E-mode intrinsèque de type p-GaN gate, sans nécessairement l’afficher comme telle.
Le Leti a fait récemment la démonstration de ce cascode monolithique dans le cadre d’une thèse 2014-2016 sur la base de sa technlologie MOS-C HEMT, compatible C-MOS en GaN/Si 200mm. Ce post-doc propose d’optimiser ce composant dans la continuité des travaux de thèse. Il doit permettre d’améliorer les performance de ces transistors en terme de Ron, Ron.specifique, pertes de commutation et fréquence de fonctionnement afin de répondre au besoin de nos partenaires industriels.
Résonateurs et filtres à ondes élastiques de plaque agiles en fréquence
L’accroissement du nombre de bandes de fréquences différentes devant être prises en compte pour la téléphonie mobile entraîne une explosion du nombre de filtres passe-bande utilisés dans ces systèmes. Dans cette optique, la possibilité de rendre des résonateurs et des filtres agiles en fréquence se présente comme un élément clef des futurs systèmes de transmission sans fil.
Le CEA LETI travaille depuis plusieurs années au développement de résonateurs et de filtres à ondes élastiques, notamment guidées dans des films minces piézoélectriques. En parallèle, il a proposé plusieurs concepts de résonateurs et de filtres agiles en fréquence.
Le but de ce post-doc consistera donc à approfondir ces idées et à travailler à la conception de ces composants. En interaction avec les membres de l’équipe projet responsables de la fabrication de ces composants, le candidat étudiera différentes structures permettant d’apporter de l’agilité ou de la reconfigurabilité à ces composants, proposera des solutions innovantes, et caractérisera les composants réalisés en salle blanche. Des démonstrateurs répondant à des applications concrètes seront enfin proposés et réalisés.
Co-optimisation entre technologie et conception de circuit de SRAM et cellules standard sur des nanofils empilés au noeud 5nm
Le post-doc consiste en l’étude du dessin de conception de cellules SRAM et de cellules standards MOS pour la technologie de nanofils empilés au nœud 5nm intégrant un auto-assemblage de co-polymères à bloc (DSA). Cette étude sera basée sur l’utilisation d’un modèle compact (SPICE) développe au LETI ainsi que sur les expertises du LETI en intégration et procédés nanoélectroniques. Le but est de déterminer le meilleur dessin de conception pour les cellules en termes de performance, puissance consommée et densité.