Les dispositifs à semi-conducteurs et les circuits intégrés sont des technologies habilitantes pour de nombreux domaines d’intégration interdisciplinaires tels que les systèmes intelligents, la numérisation, les données massives, la médecine personnalisée, les interfaces cerveau-machine, la communication omniprésente et l’IoT. Tous ces domaines d’innovation, et bien d’autres encore, reposent sur la capacité d’intégrer étroitement non seulement les moyens de calcul, mais aussi le stockage, les interfaces analogiques et RF, et les capacités de détection. Ces hauts niveaux d’intégration ont jusqu’à présent été facilités par l’évolution rapide des technologies CMOS, mais récemment, la demande de systèmes d’intelligence artificielle, par exemple, a commencé à dépasser le processus stagnant des technologies CMOS. Les laboratoires de l’IEM comblent l’écart entre les exigences des applications émergentes et les technologies actuelles de plusieurs manières.

Du côté des systèmes, ils exploitent la connaissance du domaine et la collaboration avec d’autres laboratoires pour mieux utiliser les ressources disponibles. Du côté des circuits, de nouveaux paradigmes de calcul tels que le calcul en mémoire et de nouvelles topologies de circuits permettent de réaliser des économies d’échelle et d’obtenir des avantages sans compter uniquement sur les progrès continus de la loi de Moore.

Les outils et méthodologies avancés d’automatisation de la conception contribuent ainsi à garantir que ces systèmes très complexes peuvent être optimisés pour exploiter pleinement les capacités des technologies disponibles et futures.

Enfin, nos activités ne se limitent pas aux technologies conventionnelles basées sur le silicium, mais couvrent un large éventail qui comprend les nouvelles technologies émergentes et l’innovation par les nouveaux matériaux. Les nouveaux dispositifs à l’échelle nanométrique facilitent l’évolution des nœuds CMOS avancés ou permettent d’étendre les capacités des technologies standard grâce à des dispositifs innovants tels que de nouveaux types de mémoires, de commutateurs ou de capteurs.

En résumé, cette discipline est un domaine de base essentiel de l’IEM car il concerne le matériel permettant à la fois la numérisation et le traitement des informations analogiques et radiofréquences. En s’appuyant sur cette base, le domaine des circuits, systèmes et dispositifs est également particulièrement bien placé pour continuer à se développer et à relever systématiquement de nouveaux défis tels que le complément des technologies nanoélectroniques classiques par des dispositifs et circuits quantiques.

Principaux thèmes de recherche

• Systèmes et circuits numériques ULSI : circuits numériques intégrés à très grande échelle (ULSI), conception dans les technologies à l’échelle nanométrique, traitement des signaux VLSI, architectures de systèmes intelligents.
• Conception de circuits VLSI mixtes : conception de circuits intégrés analogiques et à signaux mixtes, capteurs interface analogiques VLSI, outils de CAO analogiques, circuits RF analogiques.
• Efficacité énergétique, électronique à faible consommation d’énergie pour le traitement numérique et analogique de l’information : au-delà de la mise à l’échelle, l’efficacité énergétique est devenue l’un des principaux moteurs des futurs systèmes électroniques, de l’Edge au Cloud. Bien que le CMOS à l’échelle nanométrique réponde en partie à certains de ces défis, il reste nécessaire d’innover de manière significative dans les principes des nouveaux dispositifs à haut rendement énergétique et dans la conception de circuits/architectures (tels que 3D, informatique en mémoire, neuromorphique) pour progresser dans ce domaine. Conception de circuits analogiques et RF CMOS à faible consommation, conception sans fil et VLSI pour les réseaux de capteurs, modélisation de dispositifs, modèles de transistors MOS (EKV).
• Méthodes et outils de conception : algorithmes et outils pour la conception de circuits et de systèmes intégrés, systèmes 3D, nano architectures et biosystèmes intégrés. Modélisation et validation de composants SoC basées sur des langages.
• Capteurs intégrés, y compris les biocapteurs, pour la détection de biomolécules, les interactions électriques avec la matière vivante, les systèmes à haut débit et les systèmes micro/nano-électro-mécaniques (M/NEM) pour les applications de détection, d’optique et de radiofréquence.
• Nano-électronique au-delà du CMOS : la conception et la modélisation de nouveaux dispositifs à l’état solide à l’échelle nanométrique. Propriétés électroniques des structures à l’échelle nanométrique, phénomènes quantiques, fabrication de dispositifs et de circuits, conception et modélisation, ingénierie dispositif-système pour des performances accrues, des fonctionnalités et des économies d’énergie au-delà du CMOS.
• Electromagnétisme computationnel : la conception, l’analyse et la caractérisation de circuits passifs à micro-ondes et à ondes millimétriques, d’antennes et de dispositifs sans fil.