Etude et developpement d'un capteur thermomecanique in situ en microelectronique applique aux circuits VLSI.

摘要

L'objectif principal de cette these est dedie aux aspects des contraintes en regime dynamique dans les circuits VLSI (Very Large Scale Integration) pour le developpement d'un capteur thermomecanique in situ en microelectronique appliquee aux circuits ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), MEMS (Micro Electro Mechanical System) et WSI (Wafer Scale Integration).;Le sujet de cette these repond aux exigences croissantes des applications en microelectronique necessitant une densite de puissance elevee et une difference de gradient thermique causee par l'implementation de differents systemes sur la meme puce. De plus, il s'oriente vers la modelisation, la realisation et le test d'un capteur in situ intelligent a haute performance. Ce dernier sera base sur l'implementation d'une configuration en reseau de cellules (capteurs thermiques) permettant le developpement d'une unite de controle integree de la contrainte thermomecanique. La variation de la frequence de sortie d'un reseau d'oscillateurs en anneau RO (Ring Oscillator) face a la chaleur et les contraintes mecaniques (thermomechanical stress) sera utilisee pour caracteriser la distribution surfacique de contrainte au niveau d'une puce VLSI. Dans cette optique, un capteur thermomecanique sera elabore pour jauger le niveau des contraintes dans un circuit FPGA.;Le systeme de controle intelligent a pour objectif principal d'aider le concepteur a augmenter le seuil de fonctionnement des microsystemes VLSI a haute densite. D'une facon pratique, le reseau de capteurs va nous permettre de valider experimentalement nos resultats de caracterisation de la dynamique thermique pour predire le comportement thermomecanique d'un circuit integre en operation.;L'originalite du sujet repose sur l'utilisation d'un reseau de capteurs thermiques pour caracteriser la contrainte thermomecanique. La methodologie adoptee est basee sur le developpement d'un algorithme utilisant la technique GDS (gradient Direction Sensor) pour la prediction des pics et l'evaluation de la contrainte thermomecanique associee.;En effet, le controle du gradient de temperature et la prediction de la contrainte thermomecanique a partir du premier pas de la conception du circuit integre sont essentiels.