Dynamique thermique dans les microsystèmes intégrés

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Ce projet de recherche introduit une nouvelle orientation concernant la caractérisation de la dynamique thermique et le monitorage des pics thermiques dans les microsystèmes intégrés. Le projet de recherche reconnaît l'importance grandissante des aspects thermiques dans les circuits intégrés et les microsystèmes sur puce bio-implantables. Ils nécessitent la convergence de plusieurs techniques, dispositifs, systèmes et technologies de la micro-échelle et bientôt à la nano-échelle comme solution d'intégration pour répondre à des exigences en terme de dissipation de chaleur, de performances et de stabilité thermique. Cependant, les problèmes thermiques résultants de la dissipation de chaleur des nouveaux microsystèmes demeurent un obstacle majeur devant les performances d'opération exigées. D’un autre côté, dans les microsystèmes bio-implantables, la dissipation de chaleur et sa diffusion dans les tissus biologiques deviennent problématique. En particulier, l'ampleur de l'intégration des microsystèmes complets sur puce et l'augmentation de la vitesse d'opération amènent des problèmes thermiques insurmontables. Si ces aspects ne sont pas traités convenablement par la détection et le monitorage cela représentera une menace sérieuse pour le design des microsystèmes complexes du futur incluant les microsystèmes bio-implantables. Cette détection sera applicable à la diffusion thermique en régime dynamique dans les circuits intégrés. De façon générale, ces aspects deviennent critique lors du design des circuits VLSI (Very Large Scale Integration), et les SoC (System on Chip) concernant la dissipation de chaleur, la stabilité thermique, la sécurité et la garantie de la fiabilité de ces nouveaux dispositifs. L'idée principale de notre programme de recherche couvre trois aspects soit: la caractérisation de la dynamique thermique, la diffusion thermique dans les microsystèmes et les techniques de détection spatiotemporelle des pics thermiques. Bien que les microsystèmes sur puce couvrent différents domaines physiques, la caractérisation de la dynamique thermique représente le cœur des préoccupations actuelles et futures. De plus, ces domaines partagent différents liens dont la température est la principale préoccupation commune et qui pose des défis énormes pour les méthodologies de design des microsystèmes. Un des liens communs le plus important et qui dresse des obstacles insurmontables est la complexité grandissante des problèmes sous-jacents à la température. Dans cette recherche, la méthodologie adoptée pour la caractérisation de la dynamique thermique dans les microsystèmes sera basée sur la généralisation des concepts de couplage thermique. Cette méthodologie a donné des résultats très encourageants pour la caractérisation des aspects de la dynamique thermique dans les circuits VLSI. Ces concepts seront alors combinés avec les techniques spatiotemporelles pour être généralisés aux microsystèmes incluant les circuits bio-implantables pour créer une nouvelle méthode de caractérisation de la dynamique thermique. Cette dernière concerne les microsystèmes VLSI dans une perspective de développement d'une unité intégrée de prédiction des pics thermiques, de diffusion thermique et une méthodologie de monitorage des pics thermiques en présence des sources multiples. Notre méthodologie s'inspirera d'un côté des techniques mathématiques appliquées à la diffusion thermique dans les tissus biologique et d'un autre côté des techniques performantes de traitement et de reconnaissance d'images pour garantir en régime dynamique la fiabilité dans les microsystèmes intégrés. Sur cinq ans, trois étudiants 3e cycle, cinq de 2e cycle et une dizaine de stagiaire de 1e cycle seront formés.