Mémoire de maîtrise - Sylvain Charasse

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL
OUTIL DE VÉRIFICATION IN-SITU POUR LE PROTOTYPAGE DE
SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES
SYLVAIN CHARASSE
DÉPARTEMENT DE GÉNIE ÉLECTRIQUE
ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL
MÉMOIRE PRÉSENTÉ EN VUE DE L‘OBTENTION
DU DIPLÔME DE MAÎTRISE ÈS SCIENCES APPLIQUÉES
(GÉNIE ÉLECTRIQUE)
DÉCEMBRE 2013
© Sylvain Charasse, 2013.

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL
ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL
Ce mémoire intitulé :
OUTIL DE VÉRIFICATION IN-SITU POUR LE PROTOTYPAGE DE
SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES
présenté par : CHARASSE Sylvain
en vue de l‘obtention du diplôme de : Maîtrise ès sciences appliquées
a été dûment accepté par le jury d‘examen constitué de :
M. AUDET Yves, Ph.D., président
M. SAVARIA Yvon, Ph.D., membre et directeur de recherche
M. BLAQUIÈRE Yves, Ph.D., membre et codirecteur de recherche
M. BOIS Guy, Ph.D., membre

iii
DÉDICACE
À Rémi CHARASSE

iv
REMERCIEMENTS
Je souhaite tout d‘abord remercier Yvon Savaria et Yves Blaquière qui m‘ont accepté sous leur
direction pour mener ce projet de maîtrise. Je leur suis reconnaissant pour m‘avoir donné des
responsabilités dans mes travaux qui m‘ont fait acquérir une meilleure autonomie et des
compétences qui se maintiendront tout au long de ma vie professionnelle. Je leur suis aussi
reconnaissant pour la richesse de l‘expérience et de l‘expertise scientifique qu‘ils ont su me
transmettre durant mes travaux de recherche.
J‘aimerais ensuite remercier Pierre Popovic qui est un collègue des plus appréciable et qui,
proche de l‘ensemble du personnel du génie électrique, a su m‘aider dans mes démarches
administratives et dans mes travaux.
Je tiens à remercier Guy Bois et Yves Audet pour avoir accepté de me prêter leur temps précieux
pour faire partie du jury qui m‘évaluera et me donnera un dernier retour sur mon travail.
Enfin, je tiens à remercier toutes les personnes qui ont été proches de moi dans ma vie
professionnelle et personnelle, m‘accompagnant dans les bons et les mauvais moments, plus
précisément :
Le corps administratif du GRM, toujours à l‘écoute et prêt à aider les étudiants qui ne
comprennent pas tout au système de l‘école.
Le corps technique du GRM, donnant des conseils ou des services aux étudiants dans le
besoin.
Mes camarades d‘école : Michel Gémieux, Gontran Sion, Thalie Keklikian, Keven
Chaussé, Lloyd Salvant, Safa Berrima, David Nguyen.
Mes amis d‘ici et mes amis d‘ailleurs. (Mention spéciale à « Laloutre » et « Kikill »)
Le 4436.
Ma famille qui même à distance m‘a donné tant d‘énergie.

v
RÉSUMÉ
Les travaux de ce mémoire s‘inscrivent dans le cadre d‘un projet de recherche appelé
DreamWafer™. Le résultat visé est un produit à commercialiser sous le nom WaferBoard™, qui
est une plateforme de prototypage rapide de systèmes électroniques visant à réduire leur temps de
conception. Au cœur de cette plateforme se retrouve une surface dense de contacts reliés par un
réseau d‘interconnexions configurables. Pour créer un prototype, le concepteur n‘a qu‘à y
déposer les puces de son système électronique et ces dernières seront dynamiquement
interconnectées.
D‘abord, les tests et la validation d‘un module du WaferBoard™ sont présentés. Il s‘agit d‘un
assemblage de deux prototypes, appelé MiniWaferIC™, constitué de la surface de contacts et de
son circuit d‘alimentation et de configuration. Les travaux effectués ont permis d‘identifier les
caractéristiques électriques, des erreurs de conception ainsi que des problèmes d‘assemblage et de
fabrication. Un banc de test spécifique au MiniWaferIC™ a été mis en place, il a notamment
permis de valider une fonctionnalité essentielle: la construction dynamique de chemins de
configuration dans le prototype. Cette fonctionnalité permet de configurer des interconnexions
entre les contacts disponibles à la surface du MiniWaferIC™.
Ensuite, pour que le prototype d‘un concepteur puisse être validé sur le WaferBoard™, il est
nécessaire d‘avoir accès à un outil pour procéder à la vérification de systèmes électroniques. Une
revue de littérature est proposée sur le sujet des méthodes de vérification pour les systèmes
électroniques. Elle se concentre sur la vérification des circuits numériques et présente les limites
et avantages de l‘utilisation de solutions de prototypage.
Enfin, il sera démontré qu‘un outil de vérification, in-situ et reconfigurable, peut être directement
placé sur le WaferBoard™. Étant ainsi le plus près possible des circuits intégrés ciblés, il est
capable de fonctionner à plus haute fréquence et d‘effectuer de meilleures mesures de délais. De
plus, il est possible d‘utiliser et de coupler plusieurs outils de vérification dans un large système
pour augmenter la bande passante et l‘observabilité. La preuve de concept présentée est une mise
en œuvre sur circuit configurable (FPGA) qui est capable de contrôler ou d‘observer jusqu‘à
64 signaux à une fréquence de 156.25 MHz. Son architecture permet l‘accès en parallèle aux
signaux, diminuant ainsi le temps de vérification par un facteur de 32 par rapport à un accès
sériel.