Proposition de stage t N° : Domaine de recherche (cocher 4 cases maximum) : Physique Santé Mécanique Sciences de la terre Instrumentation Electronique Chimie Biologie Robotique Optique, Optronique Micro-électronique Informatique scientifique Formation requise Ingénieur / Master Mathématiques Micro-systèmes Informatique Simulation Statistiques Sciences & Technologies des matériaux Métrologie, Mesure Contrôle Autre (préciser) : Durée du stage 6 mois Possibilité thèse 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 semiconducteurs, 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 Adresse postale DRT/DCIS/SCME/LMEA 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 : [email protected] Responsable technique au LIP6 (Paris-VI) Nom-prénom : Dimitri Galayko Téléphone : 01 44 27 70 16 EMail : [email protected] Formulaire « Proposition de Stage »