Description du sujet de thèse

La conception de circuits cryogéniques en silicium a pris beaucoup d'importance ces dernières années, en particulier pour des applications telles que les ordinateurs quantiques en silicium qui nécessitent une électronique d'interface à 4 K avec des niveaux ultra-faibles de consommation d'énergie. La conception de ces circuits est compliquée en raison du manque de kits de conception standard pour leur simulation à ces températures. Des approches alternatives pour éviter des cycles de conception et de fabrication coûteux pour l'optimisation de ces circuits sont possibles, en particulier l'utilisation de techniques basées sur des tableaux de recherche (Look-Up-Table, LUT) qui exploitent la caractérisation des composants à température cryogénique et l'utilisation de modèles de transistors simplifiés tels que s-EKV ou ACM.
Des dispositifs fabriqués industriellement avec la technologie du silicium sur isolant (FD-SOI) se sont révélés être d'excellents candidats pour le fonctionnement à des températures cryogéniques. Sur la base de nos études précédentes et de nos résultats les plus récents, l'objectif de ce doctorat est de mettre en œuvre des fonctions microélectroniques dans la technologie FD-SOI 28 nm pour le contrôle et la lecture de bits quantiques en silicium. Les données de LUTs extraites de la caractérisation de la technologie 4 K disponible seront utilisées pour optimiser la conception de circuits fonctionnant avec une consommation d'énergie ultra-faible. Un environnement de conception basé sur les LUTs, en cours de développement au laboratoire TIMA, sera pris en compte à cet effet. La fonctionnalité des circuits sera validée en utilisant des modèles de transistors s-EKV fonctionnant à 4 K disponibles au CEA-LETI, avant la réalisation et la fabrication dans un processus standard de STMicroelectronics. Les circuits fabriqués seront mesurés à des températures cryogéniques au CEA-LETI. Les fonctions des circuits qui sont ciblées pour la conception et la fabrication en utilisant les environnements de conception disponibles comprennent les amplificateurs LNA RF, les filtres passifs et les générateurs de signaux analogiques fonctionnant à quelques GHz. La conception et l'optimisation d'amplificateurs de transimpédance ou de charge à plus basse fréquence peuvent également être envisagées.
Compétence attendues :
Un candidat ayant une formation d'ingénieur en microélectronique RF est requis, avec une expérience dans l'utilisation des environnements de conception E-CAD tels que Cadence Virtuoso et Keysight ADS. De bonnes compétences en programmation sont également importantes pour la manipulation des environnements de conception, y compris l'utilisation de MATLAB. Une expérience de la simulation électromagnétique en 3D avec Ansys HFSS ou Keysight Momentum est un atout.

Contexte de travail

Le laboratoire TIMA (Unité Mixte de Recherche N°5159) est un Laboratoire public de recherche sous la tutelle du CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique), de Grenoble INP (Institut Polytechnique de Grenoble), et de l'UGA (Université Grenoble Alpes). TIMA est un laboratoire constitué de plusieurs équipes cosmopolites, avec des chercheurs et stagiaires du monde entier. Une grande partie de la recherche s'effectue dans le contexte de projets coopératifs, avec des partenaires industriels et académiques, financés par des contrats régionaux, nationaux et européens. Le doctorat se déroulera entre le laboratoire TIMA (équipe RMS) et le CEA-LETI à Grenoble, France.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.