Full Professor (Grenoble INP)
Passifs pour les circuits millimétriques : compacité, faibles pertes et accordabilité, technologie matériaux à changement de phase Circuits RF basse consommation : mélange de fréquence, technologie spintronique

Cursus universitaire

1998 : Diplôme d’Ingénieur, option Microélectronique et Microtechnologies, École Centrale de Lille
1998 : DEA en Electronique et Microélectronique, Université des Sciences et Technologies de Lille 1
12 octobre 2001 : Thèse de Doctorat en Electronique et Microélectronique, Université de Lille 1, Sciences et Technologies, IEMN, « Composants Schottky à hétérostructures de semiconducteurs en technologie InP pour le mélange de fréquences à 560 GHz »
18 février 2016 : Habilitation à Diriger des recherches, Université Grenoble-Alpes, IMEP-LaHC, « Performances électriques, compacité, de dispositifs passifs innovants en bandes radiofréquences et millimétriques ».

Statuts

1998-2001 : Allocataire de recherche, bourse de docteur-ingénieur du CNRS, IEMN.
2001-2003 : ATER section CNU 63, Institut Polytechnique de Grenoble (Grenoble-INP)
2003-2021 : Maître de Conférences section CNU 63, Institut Polytechnique de Grenoble (Grenoble-INP), Enseignement : PHELMA, Recherche : IMEP-LaHC, UMR 5130 à (2018) RFIC-Lab, EA 7520
Depuis 2021 : Professeur des Universités section CNU 63, Institut Polytechnique de Grenoble (Grenoble- INP), Enseignement : PHELMA, Recherche : TIMA, UMR 5159

Primes spécifiques

2014-2017 : Prime d’Excellence Scientifique
2018-2022 : Prime d’Encadrement Doctoral et de Recherche

Responsabilités administratives et collectives

2004-2013 : Responsable de la Plateforme Hyperfréquences et Optique Guidée du CIME-Nanotech
2012-2015 : Correspondante Relations Entreprises de la filière Systèmes Electronique Intégrés à Phelma 2015-2020 : Co-responsable de la filière par apprentissage en Microélectronique et Télécommunication à Phelma. Montant total rétribué à Phelma pour les promotions 2015-18 à 2018-21 : 1 179 k€.
2018-2021 : Directrice adjointe du RFIC-Lab, budget annuel de l’ordre de 300 k€.
Depuis 2020 : Correspondante Relations Entreprises de la filière par apprentissage.

Diffusion, rayonnement, vulgarisation, à vocation pédagogique

2005 et 2008 : Organisation stands Fête de la Science
2008-2014 : Main à la Pâte, encadrement d’étudiants intervenant auprès d’écoles primaires.
2008 et 2016 : Journées pédagogiques du CNFM, pour les outils mutualisés tels que le CIME-Nanotech
2013-2015 : Ateliers High Tech-U auprès de lycéens
Depuis 2013 : Ateliers Nano@School auprès de lycéens
Depuis 2015 : Promotion de la filière par apprentissage de Phelma auprès d’IUT

Relations internationales, à vocation pédagogique

Depuis 2016 : Mutualisation enseignement avec une filière internationale, enseignement en anglais
2017 : Mise en place de la mobilité internationale des apprentis à Phelma

Production scientifique

Revues Internationales avec actes et comité de lecture : 26
Revues Nationales avec actes et comité de lecture : 1
Conférences Internationales avec actes : 52
Conférences Nationales avec actes : 31
Publications sans acte : 29
Brevets : 4 + 1 dépôt

Encadrement en recherche

11 thèses soutenues
4 en cours
11 masters niveau M1
15 masters niveau M2

Jurys de thèse

Depuis 2016 : 13 jurys de thèse hors établissement dont 6 en tant que rapporteure et 8 expertises à mi- parcours ou comités de suivi individuel

Contrats de recherche

Participation au sein de 11 contrats de recherche (3 régionaux, 4 nationaux et 4 européens)
Coordination scientifique de 8 contrats de recherche (2 universitaires, 2 régionaux, 3 nationaux, 1 expertise de gré à gré) pour un montant total de 515 k€

Diffusion, rayonnement, vulgarisation, relations internationales, pour la recherche

Depuis 2005 : membre du comité d’organisation de 10 Conférences ou Ecoles d’Eté ou Journées Thématiques dont 2 en tant que responsable. En 2019, responsable des Students Activities pour EuMW (European Microwave Week, Paris). Depuis 2020, co-responsable du Students Workshop pour NEWCAS Depuis 2009 : Relecture de 1 à 2 articles par an parmi IEEE MTT, PIERS JEMWA, EuMA IJMWT, IEEE MWCL, MOP, RFMiCAE
2015-2016 : Responsable du pôle « Passifs » (une dizaine de personnes, doctorants inclus) au sein de l’équipe RFM de l’IMEP-LaHC
2016-2017 : Membre de l’editorial board de la revue RFMiCAE
Depuis 2017 : Relecture d’une dizaine d’articles par an pour la conférence européenne EuMC

Activités d'expertise

2015 : Expertise pour l’ANRT (1 thèse CIFRE)
2015 : Expertises pour l’ANR (2 projets blancs)

Conseils universitaires : établissement d'enseignement

2015-2020 : Membre nommé du Conseil Pour la Vie Etudiante de Phelma – CPVE
2015-2020 : Membre participant de l’Alliance des Grandes Ecoles de la Région AuRA - AGERA

Conseils universitaires : laboratoire

2014-2016 : Membre du Conseil Scientifique de l’IMEP-LaHC
Depuis 2018 : Membre du Conseil de Laboratoire et du Conseil Scientifique du RFIC-Lab

Missions universitaires

Depuis 2007 : Participation à 2 jurys pour la sélection de postes IATOS
Depuis 2008 : Participation à 6 jurys pour la sélection de postes de MCF

Participation à des réseaux, sociétés savantes

2004-2007 : Réseau européen en optomicroondes NEFERTITI
2007-2010 : Réseau européen en optomicroondes ISIS
Depuis 2015 : IEEE membership N°93534874
2017-2019 : EuMA membership N°AM3145

Activité Scientifique

1.  Présentation synthétique des thématiques de recherche

J’ai effectué ma thèse à Lille au sein de l’IEMN sur le thème de la détection sub-harmonique en bande millimétrique, à cheval sur deux domaines : celui des composants électroniques (au niveau physique des semi-conducteurs et transistor) et celui de la caractérisation microondes. Sur la base de ces compétences, j’ai été recrutée à Grenoble pour travailler dans la thématique de l’optomicroonde et j’ai participé à l’encadrement de la thèse de Mohamed EL KHALDI (2002-2005), ajoutant ainsi une coloration optique à mes travaux, puis de la détection large-bande (avec le co-encadrement de la thèse de Simon HEMOUR 2007- 2010). J’ai abandonné progressivement ces thématiques entre 2005 et 2010 afin de me concentrer sur les circuits passifs RF puis millimétriques, en vue notamment de leur intégration sur silicium. Depuis 2016, j’effectue l’essentiel de mes travaux de recherche en conception de circuits intégrés pour la RF et le millimétrique (mmW pour millimeter waves). Je transfère ainsi les compétences que j’ai acquises dans le domaine des passifs intégrés tout en conservant une certaine dynamique d’apprentissage personnel.
Afin de mieux situer mes activités de recherche au sein de mon laboratoire actuel, le RFIC-Lab, tout en faisant le lien avec mes activités passées au sein de l’IMEP-LaHC, j’ai distingué deux axes : Passifs pour les circuits mmW et Circuits RF basse consommation, tous deux déclinés en technologie silicium standard et en technologies alternatives. Un tableau synthétique (§B.2) sur la base de cinq publications choisies permettra de cibler les thématiques que je souhaite mettre en perspective.
 
a)  Passifs pour les circuits mmW
Les composants passifs restent les éléments critiques à optimiser en termes de performances électriques mais également de dimensions pour les circuits et systèmes RF ou millimétriques en technologies intégrées standard CMOS/BiCMOS. Dans ce contexte, j’ai travaillé dès 2006 sur la conception et la modélisation de lignes de propagation coplanaires à ondes lentes à fort facteur de qualité (lignes S-CPW ou S-CPS avec le co-encadrement de la thèse de Marwa ABEL AZIZ en 2006-2009), notamment en collaboration avec STMicroelectronics, dans le cadre des projets ENIAC MIRANDELA, CATRENE RF2THz, et plus récemment ECSEL TARANTO. Des prestations de service et d’expertise ont également été menées avec l’entreprise NXP-France.
Dans le cadre des thèses de François BURDIN (2010-2013), José LUGO (2012-2015) et Sherif ZAHRAN (2019-2023) et en collaboration avec des industriels, de nombreux circuits passifs à l'état de l'art (lignes couplées et coupleurs, diviseurs de puissance, baluns) ont pu être développés et mesurés jusqu’à 145 GHz.
L’intérêt des circuits passifs distribués dans le millimétrique étant notamment de se mettre au service de la conception de circuits actifs afin d’en améliorer les performances électriques (moins de pertes et design plus aisé, mieux maîtrisé, plus flexible), je me suis penchée depuis 2017 sur de la conception d’actifs distribués, tels que les amplificateurs distribués sur silicium. C’est une activité récente au sein du laboratoire qui suppose de faire converger des connaissances sur les composants passifs, en provenance des microondes et de l’électromagnétisme, avec des connaissances sur les circuits actifs en provenance de l’électronique et de la microélectronique analogique. C’est une perspective fédératrice au niveau du RFIC- Lab et qui est en totale cohérence avec mes activités d’enseignement et les activités portées par mes contacts industriels à Phelma. L’étudiant en thèse actuellement sur le sujet est Mohamed EL CHAAR (2019-2022).
En parallèle des circuits développés en filière silicium standard, j’ai pu porter mon attention sur différents travaux originaux en technologies alternatives.
De façon opportuniste, je me suis intéressée à l’agilité des circuits, par le biais de lignes S-CPW accordables, pour des déphaseurs millimétriques. Ainsi j’ai co-encadré la thèse de Victoria NASSERDDINE (2013-2016) concernant l’accordabilité des lignes à ondes lentes sur le principe des MEMS en collaboration avec le CEA-Léti d’une part et l’Institut Leibniz allemand IHP d’autre part. Toujours en collaboration avec le CEA-Léti, et toujours dans l’optique de réaliser à termes des déphaseurs millimétriques ou des circuits passifs accordables, j’ai aussi dirigé les travaux d’Alexandre LEON (2015-2018) sur des switches RF et millimétriques à base de matériaux à changement de phase.
Divers types de lignes de propagation intégrées dans des technologies non standards (du substrat PCB en RF, jusqu'aux interposeurs à base de membrane à nanofils en millimétrique) ont également été étudiés.
Dans le domaine RF, c'est la miniaturisation des circuits qui a été principalement visée en technologie PCB. Je me suis focalisée sur les lignes microruban à ondes lentes (thèse de LUONG Duc Long 2014-2018 en co-direction avec l’Université Jean Monnet de Saint Etienne). Un modèle analytique basé sur les phénomènes électriques mis en jeu pour des lignes de propagation à ondes lentes a notamment été  développé : il permet d'optimiser de manière très rapide ces structures par rapport à une modélisation électromagnétique classique ; l'objectif étant de permettre aux concepteurs de circuits et systèmes d'utiliser ces lignes de propagation au même titre que d'autres types de lignes de propagation dont les modèles sont bien connus (ligne microruban notamment). Différents circuits miniatures (coupleurs hybrides 3-dB et coupleurs directionnels 0-dB ou « crossover ») ont été développés et réalisés pour des fréquences WiFi ou  en deçà de 10 GHz. La recherche de structures innovantes, performantes et surtout flexibles dans la conception a également été un point clé concrétisé par exemple par des déphaseurs à fort facteur de mérite tels que les RTPS ou des diviseurs de puissance compacts dès la thèse de François BURDIN que j’ai co- encadrée (2010-2013).
Dans le domaine millimétrique, afin d'améliorer les performances des circuits passifs et réduire les coûts de fabrication inhérents aux circuits intégrés réalisés en technologies avancées, il apparait pertinent de déporter certaines fonctions (filtres, réseaux d'antennes...) à l’extérieur des puces CMOS/BiCMOS. Cela peut être envisagé en utilisant des substrats nommés interposeurs qui réalisent l’interface entre les puces millimétriques reportées sur le dessus, et un circuit imprimé (PCB) faisant office de « carte mère » en dessous. Il s’agit d’apporter la notion « d’interposeur fonctionnalisé », en proposant d’intégrer des circuits passifs hautes performances au sein même de l’interposeur. J’ai ainsi pu travailler en collaboration avec l’Université de Sao Paulo sur une technologie innovante basée sur des membranes remplies de nanofils métalliques. Ces travaux communs ont permis de démontrer dès 2013 le développement de lignes microruban à ondes lentes sur interposeur à base de membrane à nanofils. Le principe a été breveté et développé dans le cadre d’un projet ANR EMERGENCE TSUNAMI que j’ai coordonné. J’ai participé également à deux autres types d’interposeurs : l’un en technologie à base de nanotubes de carbone (ils jouent le même rôle que les nanofils métalliques) dans le cadre d’un projet ANR TRICOT en lien avec l’UMR XLIM à Limoges et l’UMI CINTRA à Singapour. DOAN Phi Long (doctorant en co-direction 2017-2020) a travaillé sur ces aspects sous ma direction et j’assure la gestion du projet TRICOT sur Grenoble. L’autre technologie, financée par un autre contrat ANR, le projet TERAPACIPODE, est une technologie d’interposeurs above IC à base de polyimide sur laquelle a travaillé entre autres Giuseppe ACRI (doctorant  en co-direction 2016-2020).
 
b)  Circuits RF basse consommation
Afin de ré-équilibrer les forces au sein du laboratoire RFIC-Lab nouvellement créé, afin de favoriser également le rapprochement avec le laboratoire TIMA, j’ai souhaité orienter une partie de mes sujets de recherche vers les circuits RF basse consommation. D’un point de vue personnel, cela me permet également de construire peu à peu une cohérence thématique alliant technologie et développement durable avec d’un côté la RF Low Power et de l’autre le co-design passifs-actifs pour du mmW Low Power également. De la même manière que pour l’axe Passifs pour les circuits millimétriques, des technologies standard mais aussi alternatives sont mises à profit.
J’ai ainsi co-dirigé la thèse de Ali AL SHAKOUSH (2017-2021) sur du mélange de fréquence RF large bande permettant quasiment une utilisation sur une décade de fréquence et participe au projet ECSEL OCEAN12. Des structures N-Path innovantes ont été proposées, conduisant à une demande de dépôt de brevet, fin janvier 2021. Par rapport aux architectures conventionnelles fonctionnant sur la même largeur de bande, les systèmes proposés permettent soit de réduire la complexité et la consommation à réjection d’harmonique identique, soit d’améliorer la réjection d’harmonique à complexité et consommation égales. Le système N-Path étudié nécessite toutefois une qualité de VCOs accordables sur une décade, présentant une maîtrise du recouvrement des phases et du temps de cycle. Je co-dirige actuellement la thèse de Sana IBRAHIM (2020-2023) qui conçoit ces générateurs de phase accordables sur la base d’oscillateurs en anneau classiques ou d’oscillateurs en anneau auto-phasés (STRO ou self-time ring oscillators). Ce travail est mené en collaboration avec le TIMA.
Dans une logique complémentaire, les Wake-up Radio (WuR) permettent, sur la base de détection d’enveloppe performante en bande étroite, et en dépensant un minimum d’énergie, de réveiller le récepteur plus performant mais plus consommateur de courant. Ainsi des détecteurs d’enveloppe originaux sont étudiés dans le cadre de la thèse de Imadeddine BENDJEDDOU, (2019-2022) que je dirige en collaboration avec le CEA-Léti et le GIPSA-Lab. Ils sont effectués dans le cadre du projet ANR SPINNET et reposent sur l’utilisation de détecteurs d’énergie spintroniques basés sur une résonance ferrimagnétique naturellement filtrante, permettant ainsi de s’affranchir du filtre d’entrée de la WuR.

2.  Publications choisies

L’annexe A est une liste exhaustive de l’ensemble de mes travaux publiés, à savoir 25 revues internationales dont 1 best reading paper, 1 revue nationale, 49 conférences internationales avec actes dont 1 prix du 2ème meilleur papier, 31 conférences nationales avec actes dont 2 prix du meilleur papier, 4 brevets, 1 dépôt d’invention et 24 publications sans acte. Cinq publications récentes sont présentées ci-dessous. Afin d’illustrer la problématique low-power que je souhaite mettre en perspective, l’accent a été mis en mmW sur des travaux concernant la réalisation de passifs performants et miniatures ou de méthodologies de conception, et en RF sur la présentation d’architectures innovantes pour basse consommation.
 
M. Margalef-Rovira, J. Lugo-Alvarez, A. Bautista, L. Vincent, S. Lepilliet, A. A. Saadi, F. Podevin, M. J. Barragan, E. Pistono, S.Bourdel, C. Gaquière and P. Ferrari, “Design of mm-Wave Slow-wave Coupled Coplanar Waveguides” in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 68, N° 12, pp. 5014-5028, Dec. 2020.
Compacité et faibles pertes des passifs mmW
Des coupleurs intégrés sur silicium dans le domaine millimétrique ont été conçus, fonctionnant ici respectivement à 120 et 185 GHz. Il s’agit de coupleurs contra-directifs basés sur des lignes coplanaires couplées à ondes lentes. En jouant sur les éléments métalliques qui permettent l’effet d’onde lente, il est possible d’égaliser les deux paramètres habituellement distincts que sont les couplages électrique et magnétique. Une forte directivité, théoriquement infinie, peut ainsi être atteinte. Ces coupleurs, présentés initialement lors des Journées Nationales Microondes en 2015, avaient reçu le prix du meilleur papier. Cette publication MTT a été sélectionnée best reading paper lors de sa sortie en ligne.

A. Léon, B. Reig, E. Perret, F. Podevin, D. Saint-Patrice, V. Puyal, J. Lugo-Alvarez and P. Ferrari, "RF Power-Handling Performance for Direct Actuation of Germanium Telluride Switches" in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 68, N° 1, pp. 60-73, Jan. 2020.
Accordabilité et faibles pertes en mmW
Dans le cadre des technologies alternatives pour le millimétrique, le travail présenté par Alexandre Léon sur des matériaux à changement de phase (PCM) en Tellure de Germanium a été fortement apprécié puisqu’il a reçu un prix du meilleur papier pour une conférence relative à ce sujet (Annexe §Erreur ! Source du renvoi introuvable..[Erreur ! Source du renvoi introuvable.]). Grâce à une technologie propre au CEA-Léti, compatible avec une intégration CMOS post-process, et une activation directe du PCM (sans couche chauffante intermédiaire), les switches présentés ici nécessitent une densité volumique d’énergie dix fois plus faible que celle des switches concurrents pour un cycle complet ON-OFF. Le CEA-Léti a pour ambition l’intégration de ces switches dans un back-end CMOS.

M. El-Chaar, A. Lisboa-de-Souza, M. Barragan, S. Bourdel, F. Podevin, “A Non- Closed-Form Mathematical Model for Uniform and Non-Uniform Distributed Amplifiers,” IEEE MTT-S International Conference on Microwaves for Intelligent Mobility, Linz, Austria, Nov. 2020, remote conference.
Performance et consommation en mmW
Ce travail illustre parfaitement le co-design passifs/actifs. Pour une bande de fréquences donnée, la méthodologie de conception présentée dans ce papier permet de tenir compte des propriétés de propagation des lignes de transmission, des principaux parasites des cellules d’amplification distribuées ainsi que des pertes diélectriques et résistives de tous ces éléments de façon à maximiser le gain, à réduire son ondulation dans la bande, tout en minimisant la consommation DC.

A. Al Shakoush, S. Ibrahim, E. Lauga- Larroze, F. Podevin, L. Fesquet, S. Bourdel, "Improved π-Delayed Harmonic Rejection N- Path Mixer for Low Power Consumption and Multistandard Receiver," Proc. 18th IEEE Int. New Circuits and Systems Conf. (NEWCAS), Montreal, Canada, June 16-19 2020, remote conference.
Basse consommation RF
Il s’agit ici de proposer des architectures innovantes permettant de réduire la complexité des circuits mélangeurs N-Path, ce qui va dans le sens de la réduction de consommation également. Un dépôt d’invention a été effectué récemment portant sur les innovations structurales proposées.
 
I. Bendjeddou, M. Jotta Garcia, R. Lebrun, A. Sidi El Valli, A. Litvinenko, Y. Le Guennec, F. Podevin, S. Bourdel, E. Pistono, D. Morche, U. Ebels, A. Jenkins, R. Ferreira, V. Cros, P. Bortolotti, “A Compact Model of Spin Torque Nanoscale Oscillators for Rectifying Purpose in Wireless Sensor Network Applications,” Proc. IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG),  Lyon, France, April 26-31 2021, remote conference.
Basse consommation RF
Cette dernière publication illustre le travail sur les composants low-power pour la RF. Un modèle ‘continuous wave’ d’une jonction spintronique, naturellement filtrante car basée sur la résonance fréquentielle d’une cavité magnétique, est proposé. Il modélise le comportement non-linéaire de la jonction et tient compte de ses effets parasites.
Mis à jour le 29 June 2022