– EMRIC

L?électronique dans les systèmes embarqués (aéronautique, spatial, automobile?) se développe de façon très significative et apporte sans cesse des performances croissantes permettant aux industriels d?offrir des solutions techniques et économiques concurrentielles. Les technologies actuelles évoluent très rapidement et permettent régulièrement d?intégrer « plus de performances » (puissance de calcul, vitesse d?exécution, taille mémoire par exemple) dans des volumes équivalents ou plus petits, avec un poids plus réduit et des coûts de fabrication souvent plus faibles. Néanmoins, cette évolution rapide nécessite une remise en cause permanente afin d?assurer la maîtrise du comportement des composants dans des environnements sévères. En particulier, la maîtrise du domaine de la compatibilité électromagnétique (CEM) est un élément clé de la réussite des challenges d?intégration et d?évolution technologique. La CEM reste une des principales causes de redesign des circuits intégrés car elle n?est pas suffisamment prise en compte dans les flots de conception. Or, l?évolution technologique devrait encore aggraver les causes des problèmes d?émission parasite et de susceptibilité aux interférences électromagnétiques. L?évolution technologique a conduit à une augmentation des densités de puissance, des courants de fuite et des températures de fonctionnement. En outre, la fiabilité des composants est de plus en plus affectée par des mécanismes de dégradation intrinsèques de type électromigration, rupture d?oxyde, injection de porteurs chauds. Les caractéristiques des transistors sont affectées, comme la transconductance, la mobilité des porteurs, ? Cette dérive des caractéristiques des transistors a un impact sur les fréquences de fonctionnement, le bruit, l?impédance d?entrée ou le courant de fuite et donc sur le comportement électromagnétique du composant. Une demande nouvelle est apparue fin 2005 de la part de certains équipementiers de l?automobile (comme BOSCH) visant à assurer la « fiabilité électromagnétique » des systèmes embarqués. Le concept est une extension de la compatibilité électromagnétique pour la durée de vie complète du produit. Ce domaine est encore peu exploré, les communautés « fiabilité » et « CEM composants » étant assez cloisonnées. Nous avons consacré 10 ans d?activités de recherches au laboratoire LATTIS sur l?émission et la susceptibilité des microcontrôleurs automobile et aéronautique. Les activités de recherches au LATTIS en partenariat avec ST_Microelectronics et EADS (projet MEDEA+ "Mesdie" 2002-2005) ont permis de montrer que des règles de conception pour une meilleure compatibilité électromagnétique permettaient une réduction d'un facteur 10 à 100 de l?émission parasite et de la susceptibilité aux interférences radiofréquences (1 MHz- 3 GHz). Nous avons développé, depuis une dizaine d?années, de fortes relations avec Freescale Semiconductors (anciennement Motorola) à Toulouse avec le co-encadrement de 4 thèses Cifre et des partenariats dans différents projets de recherche. De plus, depuis 5 ans, successivement, deux ingénieurs de Freescale ont été détachés dans notre laboratoire un jour par semaine pour le suivi des projets de recherche et des thèses Cifre. Dans le cadre d?une étude demandée par le CNES et l?ESA à différents laboratoires académiques, nous avons démarré mi 2007 un travail de recherche sur la fiabilité des composants submicroniques (DSM). Dans la continuité de ces travaux de recherche en CEM, le LATTIS a lancé des recherches sur l?impact du vieillissement des circuits DSM sur l?évolution dans le temps de leur compatibilité électromagnétique. Cette étude, initiée par l?industrie spatiale, intéresse aujourd?hui fortement l?industrie électrique (EDF) et automobile (VALEO) ainsi que certains fondeurs (Infineon, Freescale-Semiconductors et ST-Microelectronics). Les premières expérimentations sur de circuits fournis par Freescale-Semiconductors et ST-Microelectronics ont apporté la preuve de l?impact négatif du temps sur le comportement CEM des composants. Nous proposons dans le cadre du projet EMRIC d?analyser tout d?abord cette nouvelle problématique en étudiant les besoins industriels, les procédures actuelles de qualifications des composants et les effets de l?accroissement des mécanismes de dégradation liés à la fragilité des nouvelles technologies sur la modification du comportement CEM. Nous développerons plusieurs véhicules de tests en technologie nanométrique afin de mettre en évidence ces phénomènes. A terme, ce projet devrait permettre d?améliorer les procédure de qualification des composants, d?ajuster les marges de sécurité lors de la conception et de prédire le comportement CEM d?un composant au cours de son cycle de vie (réduction des couts de développement, meilleure fiabilité CEM, ?).