Proposition de stage - SoC

Formulaire « Proposition de Stage »
t
Proposition de stage
N° :
Domaine de recherche (cocher 4 cases maximum) :
Physique
Chimie
Mathématiques
Sciences & Technologies des matériaux
Santé
Biologie
Micro-systèmes
Métrologie, Mesure Contrôle
Mécanique
Robotique
Sciences de la terre
Optique, Optronique
Informatique
Autre (préciser) :
Instrumentation
Micro-électronique
Simulation
Electronique
Informatique scientifique
Statistiques
Formation requise
Durée du stage
Possibilité thèse
Ingénieur / Master
6 mois
Non
Intitulé : conception d’un régulateur de tension LDO générique et réutilisable dans
l’environnement CAIRO+
Cadre du stage :
Laboratoire du CEA (Commissariat à l’Energie Atomique), le LETI (Laboratoire d’Electronique et de
Technologie de l’Information) est aujourd’hui l’un des plus importants laboratoires de R&D en Europe
dans le domaine de l’électronique, de la micro-électronique et plus généralement des micro-technologies. Le
LETI s’est développé autour de deux activités principales : les futures technologies pour l’industrie des semi-
conducteurs, et la conception de systèmes électroniques avancés. Il a pour vocation d’aider les entreprises
industrielles à accroître leur compétitivité à travers l’innovation technique et le transfert de son savoir-faire
technologique. Le stage proposé se déroulera au sein du service DCIS/SCME (Service Conception de
Microsystèmes Emergents) qui constitue le centre de conception de circuits intégrés du LETI, dans le
laboratoire MEA (MEMS et Electronique Associée) dont l'une des activités consiste à développer des
interfaces en électronique intégrée pour des micro- et nano-systèmes capteurs et/ou actionneurs et des
circuits de gestion ou de récupération de l’énergie.
Le candidat bénéficiera d'une intégration au sein de cette équipe comptant 8 permanents, de nombreux
stagiaires et thésards, ainsi que de tous les outils du flot de conception de microsystèmes mis en place ces
dernières années, parmi lesquels figurent des outils de conception du plus haut niveau (Matlab/Simulink)
jusqu'au plus bas niveau (Cadence/Eldo/ADMS). Le candidat bénéficiera de l’expertise du laboratoire ASIM
du LIP6 qui développe l’environnement CAIRO+ constituant la base de ce stage.
Contexte :
CAIRO+ : Le développement de bibliothèques de circuits (cellules) analogiques réutilisables et
indépendantes des procédés de fabrication reste l'un des problèmes clés de la conception de circuits
intégrés.
L'environnement CAIRO+, développé au sein du laboratoire ASIM, offre aux concepteur un outil pour
concevoir les circuits électriques sous forme des cellules IP (Intellectual Property) réutilisables dans
différents contextes et portables d'une technologie à l'autre. L'environnement CAIRO+ comprend :
– un langage permettant aux concepteurs de coder leurs propres procédures de dimensionnement
– un certain nombre d'outils d'évaluation du circuit pouvant être utilisés dans ces procédures (e.g.,
modèle BSIM3 inversé permettant de trouver W sachant Ids, Vgs, etc...)
– un outil d'édition du layout symbolique. Le concepteur doit uniquement définir le placement relatif
des transistors et des pistes de connexion. Le dimensionnement absolu se fait automatiquement,
en fonction du contexte d'utilisation.
Une cellule IP en CAIRO+ se présente comme une fonction informatique appelé « générateur ». Cette
fonction reçoit en entrée les paramètres / performances du circuits « haut niveau » (gain, marge de phase,
tension d'alimentation, courant de polarisation...) et l'information sur la technologie de fabrication. En sortie,
un générateur retourne les dimensions de tous les transistors et le layout final du circuit.

Formulaire « Proposition de Stage »
LDO : Parmi les applications envisagés des microsystèmes développés dans le laboratoire, citons les
systèmes de mesure aérodynamique (aéronautique), les centrales inertielles (capture du mouvement) ou
encore les systèmes de monitoring médicaux. La qualité de l'alimentation de ces microsystèmes est
primordiale en terme de bruit et de temps de réponse.
Un élément critique pour l’obtention d’une alimentation répondant à ces critères est le régulateur linéaire à
très faible chute de tension (Low Drop Out, LDO). L'objectif est de réaliser un LDO présentant une très
bonne réjection d'alimentation (PSSR), très faible bruit et pour des gammes de tension 2.5-0.5v et de
courant de 10µA à 100mA.
Travail demandé :
L'objectif du stage est d'écrire un générateur CAIRO+ permettant de réaliser une cellule LDO en technologie
CMOS 130nm, permettant à terme une migration en CMOS 65nm, selon la méthodologie exposée plus haut.
Les fonctions à intégrer seront au minimum un générateur de tension de référence (Bandgap), un
amplificateur d'erreur (OTA), un transistor ballast (PMOS) et un réseau RC nécessaire à la stabilité du
circuit. Une étude complète de la stabilité sera réalisée sous MATLAB, afin d'optimiser les paramètres pour
l'application choisie. Un effort particulier sera apporté à la conception du circuit bandgap qui devra
consommer un minimum d’énergie et présenter une très bonne réjection de l’alimentation. Des techniques
particulières de pré-régulation pourront être mises en œuvre à cet effet.
Dans un deuxième temps le candidat devra préparer les spécifications et les procédures de tests du circuit.
Le générateur devra être robuste vis-à-vis de la migration technologique. Le stage inclut les étapes
suivantes :
– Étude approfondie du principe de fonctionnement d'un LDO
– Prise en main de l'outil CAIRO+
– Établissement d'un plan de conception et son implémentation sous CAIRO+
– Édition d'un layout symbolique de la cellule ;
– Test du générateur dans différentes technologies.
Le travail se déroulera dans des rapports étroits avec les équipes du LIP6 et du LETI.
Unité d’accueil
Direction/Département/Service/Laboratoire
DRT/DCIS/SCME/LMEA
Adresse postale
CEA/GRENOBLE 17 rue des Martyrs
38054 Grenoble CEDEX 9
Responsable technique au LETI
Nom-prénom : Condemine Cyril, CEA-LETI/DCIS/SCME/LMEA
Téléphone : 04.38.78.68.07
EMail : ccondem[email protected]
Responsable technique au LIP6 (Paris-VI)
Nom-prénom : Dimitri Galayko
Téléphone : 01 44 27 70 16
EMail : dim[email protected]