Génération automatique de générateurs dynamiques de code à partir de code legacy

Contexte
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Notre laboratoire développe une technologie pour la génération dynamique de code autour de l’outil deGoal, destiné à la conception de générateurs de code spécialisés appelés compilettes. Une compilette est embarquée dans une application afin de générer dynamiquement le code d’un kernel de calcul. Le fait de pouvoir générer dynamiquement le code d’un kernel permet de mettre en œuvre des optimisations qui sont par nature hors de portée d’un compilateur traditionnel : optimisations sur les données à traiter, et sur la connaissance du contexte d’exécution. En comparaison avec les outils de l’état de l’art (compilation dynamique, typiquement Java Just-In-Time compilation, et runtime optimizers), les compilettes ont une très faible empreinte mémoire et génèrent le code beaucoup plus rapidement.
Afin de fournir la meilleure performance d’exécution des kernels spécialisés avec des compilettes deGoal, les compilettes sont implantées à partir d’un langage dédié de haut niveau. Cette solution présente les meilleures garanties en termes de performance d’exécution, mais présente aussi l’inconvénient de nécessiter la réécriture de l’implantation de chaque kernel devant être optimisé dans une compilette. Pour l’industrie logicielle, cette contrainte peut constituer un frein majeur à l’adoption de notre technologie, parce que la minimisation des coûts de production logicielle passe en majorité par une réutilisation maximale des codes sources existants.

Objectif
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L’objectif de ce travail est de construire un générateur automatique de compilettes capable de travailler à partir d’une base de code existante (typiquement, du code C ANSI), et pouvant s’intégrer à une chaîne de production de code utilisant les technologies traditionnelles de compilateur.

Etude et évaluation d’un micro résonateur thermique pour l’imagerie infrarouge non refroidie

Le projet concerne l’étude de faisabilité d’un microbolomètre infrarouge exploitant la sensibilité thermique d’un micro nano système mécanique (M & NEMS), mis en auto oscillation et dont la fréquence de résonance change avec le flux infrarouge qu’il absorbe. Il s’agit d’un concept en rupture qui a fait l’objet de trois dépôts de brevet.
Le projet adresse les besoins de l’imagerie infrarouge non refroidie haute résolution (bande spectrale de 8µm à 12µm) qui est en pleine expension mais dont les prochaines générations de produits attendent une rupture technologique pour réduire la taille du pixel, facteur clef pour améliorer la performance et réduire le coût de ces imageurs.
L’objectif de l’étude post doctorale est de réaliser une preuve de concept de cette nouvelle architecture. Elle vise le dimensionnement, la conception, la réalisation et la validation d’un pixel infrarouge unitaire.

Allocation distribuée de ressources par les systèmes multi-agents. Application aux réseaux de chaleur

Les réseaux de chaleur en France alimentent plus d’un million de logements et délivrent une quantité de chaleur égale à environ 5% de la chaleur consommée par le secteur résidentiel et tertiaire. De ce fait, ils représentent un potentiel important pour l’introduction massive d’énergies renouvelables et de récupération. Cependant, les réseaux de chaleur sont des systèmes complexes qui doivent gérer un grand nombre de consommateurs et de producteurs d’énergie, répartis dans un environnement géographique étendu et fortement ramifié. Dans le cadre d’une collaboration entre le CEA-LIST et le CEA-LITEN, le projet SIGMA vise à une gestion dynamique et optimisée des réseaux de chaleur. Nous proposons une approche pluridisciplinaire, qui intègre à la fois la gestion avancée du réseau par les Systèmes Multi-Agents (SMA), la prise en compte des contraintes spatiales par des Systèmes d’Information Géographique (SIG) et la modélisation physique simplifiée du transport et de la valorisation de la chaleur.
Il s’agit de concevoir des mécanismes d’allocation dynamique de ressources de chaleur qui intègrent les descriptions en provenance du SIG et les prédictions de consommation, production et pertes calculées grâce aux modèles physiques. On prendra ainsi en compte plusieurs caractéristiques du réseau : le caractère continu et dynamique de la ressource ; des sources avec des comportements, des capacités et des coûts de production différents ; la dépendance de la consommation/production à des aspects externes (météo, prix de l’énergie) ; les caractéristiques internes du réseau (pertes, capacité de stockage). Le couplage avec le SIG permettra la mise en place de mécanismes d’auto-configuration de la gestion des différents réseaux et niveaux de granularité obtenus par réduction du SIG original. Le SMA devra établir de manière dynamique le lien entre les modèles simplifiés adaptés et le niveau de granularité souhaité et créer les agents nécessaires pour représenter le système.

Etude du retrait sélectif d’alliages métalliques pour la siliciuration avancée des transistors CMOS sub-20 nm

Les performances du transistor CMOS dépendant de la réduction de la résistivité des contacts électriques, l’amélioration du procédé de siliciuration auto alignée est un point clé pour atteindre les exigences de l’ITRS relatives aux futurs noeuds technologiques. La réaction entre une fine couche métallique (Ni1-yPty < 10nm) et le substrat de silicium permet de diminuer les résistances d’accès aux zones source et drain du transistor. Déposé par PVD sur toute la plaque, le métal, sous l’effet d’un traitement thermique, réagit préférentiellement avec les zones semiconductrices plutôt que diélectriques. Le métal non réagi est ensuite gravé dans une solution acide sélective au siliciure métallique. Au vu des nouvelles spécifications (couches ultra fines d’alliages à base de Ni, diminution des budgets thermiques menant à des siliciurations partielles, introduction de nouveaux métaux) requises pour les noeuds technologiques avancés (C20nm et C14nm), la capacité à retirer chimiquement les excès de métal non réagi sur les zones diélectriques doit être évaluée. Dans la salle blanche du CEA-LETI, le candidat sera amené à travailler sur des solutions chimiques innovantes pour graver sélectivement différentes couches métalliques (Ni, Pd, NiCo, NiPd). Les premiers tests conduits sur échantillons permettront d’établir les cinétiques d’attaque et la sélectivité globale sur dispositifs. Avec différentes techniques de caractérisation (TXRF, XRR, AFM, SEM, TEM, XRD), l’interaction des résidus métalliques avec le diélectrique et le comportement de la solution de retrait vis à vis des zones siliciuréees (rugosité, résistivité) seront étudiés. Différents semi-conducteurs (Si, SiGe…) et diélectriques (SiO2, SixNy…) seront investigués. Dans un second temps, les procédés de retrait sélectif les plus prometteurs seront implémentés sur un équipement 300 mm avant d’être intégrés et testés morphologiquement et électriquement sur des substrats comportant des architectures critiques.

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.