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« Amélioration de la fiabilité par la gestion dynamique de l'usure à l'aide de moniteurs in situ ».

Auteur : R. Shah
Directeur de thèse : L. Anghel
Co-directeur de thèse : F. Cacho
Rapporteur(s) de thèse : J.-M. Portal, A. Bosio,
Examinateur(s) de thèse : R. Leveugle, P. Girard , I.M. Panades,
These de Doctorat Université Grenoble Alpes
Spécialité : Micro et Nano Electronique
Soutenance : 05/10/2020
ISBN : 978-2-11-129267-3

Résumé

Comme les nœuds technologiques continuent de se rétrécir pour atteindre des performances plus élevées à haute densité, il est devenu extrêmement difficile de gérer les effets des variations de processus, de tension, de température et de vieillissement (PVTA). L'exigence rigoureuse d'obtenir des performances supérieures tout en maintenant la fiabilité de la conception est devenue une préoccupation importante, en particulier pour les conceptions à haut rendement énergétique. L'approche traditionnelle consistant à ajouter des marges de temps pessimistes pour assurer tous les points de fonctionnement dans les pires conditions n'est pas réalisable dans les nœuds technologiques avancés en raison de l'impact énorme sur les coûts de conception. Dans ce travail de thèse, la fiabilité de la puce et les moniteurs de performance ainsi que les techniques de compensation adaptative sont étudiés pour relever ces défis dans la conception des circuits numériques. Les moniteurs internes et externes sont évalués pour la précision de la détection des variations du PVTA. Un nouveau moniteur de synchronisation situé à l'extérieur est proposé pour détecter avec précision les variations de l'ATVP sans affecter la fermeture temporelle de la conception de référence. Une analyse détaillée a été présentée sur l'étude de la robustesse des circuits numériques utilisant des moniteurs in situ, en mettant l'accent sur la détection des variations globales et locales du processus, les variations de vieillissement et l'impact du coût d'insertion des moniteurs sur la performance, la puissance et la surface. Pour ces analyses, les mesures et les résultats de simulation sont démontrés en utilisant trois circuits numériques différents mis en œuvre et fabriqués en technologie CMOS FDSOI 28 nm de STMicroelectronics. Des systèmes de compensation de tension adaptative en boucle fermée et de polarisation du corps ont été proposés avec les moniteurs in situ, et les résultats des produits fabriqués sont analysés.