| Thèse soutenue
le 10 décembre 2015
Jordan
Innocenti
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| Directeur
Thèse EpOC |
Pascal Masson
- Jean-Michel Portal (IM2NP)
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| Titre |
Conception et procédés de
fabrication avancés pour l’électronique ultra-basse
consommation en technologie CMOS 80 nm avec mémoire non volatile
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Résumé
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L’accroissement
du champ d’application et de la performance des microcontrôleurs
s’accompagne d’une augmentation de la puissance consommée
limitant l’autonomie des systèmes nomades (smartphones,
tablettes, ordinateurs portables, implants biomédicaux, …).
L’étude menée dans le cadre de la
thèse, consiste à réduire la consommation
dynamique des circuits fabriqués en technologie
CMOS 80 nm avec mémoire non volatile embarquée (e-NVM) ;
à travers
l’amélioration de la performance des transistors MOS. Pour
augmenter la mobilité des porteurs de charge, des techniques de
fabrication utilisées dans les noeuds les plus avancés
(40 nm, 32 nm) sont d’abord étudiées en fonction de
différents critères (intégration, coût, gain
en courant/performance). Celles sélectionnées sont
ensuite optimisées et adaptées pour être
embarquées sur une plate-forme e-NVM 80 nm.
L’étape suivante est d’étudier comment transformer le
gain en courant, en gain sur la consommation dynamique, sans
dégrader la consommation statique. Les approches
utilisées ont été de réduire la tension
d’alimentation et la largeur des transistors. Un gain en consommation
dynamique supérieur à 20 % est démontré sur
des oscillateurs en anneau et sur un circuit numérique
conçu avec près de 20 000 cellules logiques. La
méthodologie appliquée sur le circuit a permis de
réduire automatiquement la taille des transistors
(évitant ainsi une étape de conception
supplémentaire). Enfin, une dernière étude
consiste à optimiser la consommation, la performance et la
surface des cellules logiques à travers des améliorations
de conception et une solution permettant de réduire l’impact de
la contrainte induite par l’oxyde STI.
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