Academic literature on the topic 'Integreted Circuits'

En 75 ans d'existence, l'industrie de l'électronique a connu une évolution spectaculaire, passant d'une conception manuelle à une industrie automatisée. Cette industrialisation a entraîné une complexification des circuits, nécessitant une spécialisation des tâches lors de la conception d'un circuit électronique. Différents acteurs à travers le monde sont apparus pour réaliser ces tâches, avec différents niveaux de confiance accordés. Du point de vue d'un concepteur, ces acteurs apportent plusieurs menaces, telles que l'insertion de fonctionnalités malveillantes, le vol de propriété intellectuelle ou la contrefaçon de circuits. Ces menaces impactent l'économie de l'industrie des semiconducteurs et représentent plusieurs milliards de dollars de pertes par an.Une façon de lutter contre ces menaces est de verrouiller le circuit avec une clé, l'empêchant de fonctionner correctement si la bonne clé n'est pas présente. Le logic locking est une méthode consistant à verrouiller logiquement un circuit à l'aide de portes clés et de la clé numérique correspondante. Plusieurs implémentations de logic locking ont été réalisées. Dans ces travaux, nous retenons le Strong Logic Locking. Elle verrouille le circuit en reliant des portes XOR/XNOR à la clé numérique, insérée sur des signaux du circuit. Chaque position d'insertion a une incidence différente sur la sécurité, qui est la possibilité de retrouver la clé numérique. Toutefois, ajouter des portes logiques dans un circuit augmente la consommation électrique, la surface du circuit et diminue les performances. Le strong logic locking vise à maximiser la sécurité du verrouillage en cherchant les positions qui maximisent la sécurité, sans se soucier de l'impact généré.Dans cette thèse, nous cherchons à optimiser la sécurité tout en prenant en compte l'impact sur les performances du circuit. Nous proposons une nouvelle approche de résolution du strong logic locking. Nous commençons par formuler notre problème de sécurité en nous basant sur des modèles mathématiques incluant la sécurité pour insérer de manière optimale les portes clés dans le circuit. Cette formulation calcule les cliques d'un sous-graphe représentant les positions d'insertion. Nous proposons un algorithme de résolution branch and bound pour notre problème que nous évaluons. Nous présentons ensuite d'autres modèles mathématiques représentant l'impact sur le délai de l'insertion de portes clés dans le circuit. Puis nous développons des stratégies pour optimiser la sécurité tout en limitant l'impact sur les performances du circuit. Nos outils sont intégrés dans le flot de conception, ce qui nous permet de les valider avec des résultats numériques obtenus sur des circuits utilisés par la communauté électronique
Over the last 75 years, the electronics industry has experienced a spectacular evolution, moving from manual design to an automated industry. This industrialization has led to increased complexity in circuits, requiring specialization in tasks during the design of electronic circuits. Various companies around the world have emerged to perform these tasks, with varying levels of trust assigned. From a designer's perspective, these actors pose several threats, such as the insertion of malicious functionalities, intellectual property theft, or circuit counterfeiting. These threats impact the economy of the semiconductor industry, amounting to billions of dollars in losses annually.One way to combat these threats is to lock the circuit with a key, preventing it from functioning correctly if the right key is not present. Logic locking is a method that involves logically locking a circuit using key gates and the corresponding digital key. Several implementations of logic locking have been developed. In these works, we focus on Strong Logic Locking. It locks the circuit by connecting XOR/XNOR gates to the digital key, inserted in circuit signals. Each insertion position has a different impact on security, which is the possibility of recovering the digital key. However, adding logic gates in a circuit increases power consumption, the circuit's area, and decreases performance. Strong logic locking aims to maximize the security of the lock by identifying positions that enhance security, regardless of the resulting impact.In this thesis, we seek to optimize security while considering the impact on circuit performance. We propose a new approach to solving strong logic locking. We start by formulating our security problem based on mathematical models that include security for optimally inserting key gates in the circuit. This formulation calculates the cliques of a subgraph representing the insertion positions. We establish a branch and bound solving algorithm for our problem and evaluate it. We then present a second mathematical models representing the impact on the delay from inserting key gates in the circuit. Finaly, we propose strategies to optimize security while limiting the impact on circuit performance. Our tools are integrated into the design flow, allowing us to validate them with numerical results obtained on circuits used by the electronic community

Dans cette these nous presentons un nouveau systeme d'alignement 3d passif entre un circuit d'optique integree et un ruban de fibres optiques. Le dispositif developpe consiste a reporter les fibres et le composant sur une plate-forme commune en silicium. Les fibres sont positionnees avec une grande precision dans des sillons en v, obtenus par gravure chimique anisotrope du silicium. L'alignement est obtenu grace a l'insertion de plots en forme de champignons realises sur le composant, dans des ouvertures correspondantes ayant des geometries specifiques, et qui sont obtenues par gravure ionique reactive dans des membranes de silicium. Les elements de positionnement utilises presentent l'avantage de permettre une connexion demontable de n'importe quel type de composant. Nous avons optimise le dimensionnement des differents elements constituants notre micro-connecteur a la suite d'une simulation mecanique de notre structure d'accrochage. Cette etude nous a meme permis d'etendre la solution a la connexion de composants courbes. Les mesures des taux de couplage obtenues sur des guides sisio 2 ont conduit a des resultats prometteurs.

Les travaux presentes ici concernent les telecommunications optiques multicolores large bande. Ces travaux decrivent la realisation de circuits integres photoniques sur inp pour la commutation spatiale ou la transposition de longueur d'onde. Ces travaux se basent sur la technologie a ruban enterre sur inp permettant d'integrer de facon monolithique un guide passif faible perte avec un amplificateur optique semiconducteur. On decrit d'abord les methodes de modelisation des composants : indice effectif, galerkin et beam propagation. On detaille une technologie d'integration optoelectronique : integration guide/amplificateurs et transformateurs de modes guide/fibre (reduction des pertes de couplage a -3. 0 db par interface). On rapporte les performances de nouveaux commutateurs spatiaux avec des coupleurs directionnels ou des amplificateurs (portes optiques) : en particulier un diffuseur/combinateur monolithique un-vers-quatre (un gain fibre-fibre minimum de 1. 0 db, une sensibilite a la polarisation inferieure a 1. 0 db). On decrit differentes solutions possibles de technologies de transposition de longueur d'onde. On rapporte les caracteristiques des transpositeurs a modulation de gain xgm ou de phase xpm. Pour les transpositeurs xpm : - une grande dynamique, sans penalite, sur le taux d'erreur a 10 gb/s - une transmission sur les longues distances (10 gb/s sur 60 km avec une penalite de 1. 0 db) - une amelioration sur le taux d'extinction de 7 db a 2. 5 gb/s. On decrit des ameliorations pour transpositeurs xpm : de nouvelles structures passives de distribution energetique, une amelioration du couplage guide/amplificateur (3. 0 db par interface, un nouveau gain fibre-fibre, estime a 19 db) et l'insertion d'un dephaseur electrique (une penalite negative de -10 db a 2. 5 gb/s, avec dephaseur). Le manuscrit s'acheve par la presentation des perspectives a venir en technologie a ruban enterre.

Trois problèmes liés a la modélisation des fils dans des circuits intégrés sont considérés : (i) calcul rapide et efficace pour l'inductance mutuelle, en utilisant l'approximation dipölaire ; (ii) expansion compacte distributions des courants non uniformes dans des conducteurs aux hautes fréquences, en termes de modes de conduction ; et (iii) représentation précise du comportement en fréquence de la résistance et de l'inductance avec des paramètres de circuit constants, sous forme de paires Foster. Nous proposons et mettons en pratique des solutions et des optimisations pour ces trois problèmes, sur la base des arguments physiques simples. Chacun des trois problèmes est intégré dans les outils de l'extraction de Mentor Graphics
Three problems dealing with the modeling of wires in integrated circuits are considered: (i) fast and efficient calculation for mutual inductance, using the dipole approximation; (ii) compact expansion of non-uniform currents in conductors at high frequencies, in terms of conduction modes; and (iii) accurate representation of frequency dependent resistance-inductance behavior with constant circuit parameters, in the form of Foster pairs. We propose and implement solutions and optimizations for these problems based on simple physical arguments. All three problems are integrated within Mentor Graphic's extraction tools

Trois problèmes liés a la modélisation des fils dans des circuits intégrés sont considérés : (i) calcul rapide et efficace pour l'inductance mutuelle, en utilisant l'approximation dipölaire ; (ii) expansion compacte distributions des courants non uniformes dans des conducteurs aux hautes fréquences, en termes de modes de conduction ; et (iii) représentation précise du comportement en fréquence de la résistance et de l'inductance avec des paramètres de circuit constants, sous forme de paires Foster. Nous proposons et mettons en pratique des solutions et des optimisations pour ces trois problèmes, sur la base des arguments physiques simples. Chacun des trois problèmes est intégré dans les outils de l'extraction de Mentor Graphics.

L'objet de cette etude est la modelisation de la logique a injection i2l dans le procede subilo n a isolement par oxyde. Cette modelisation est effectuee a l'aide des parametres unites. Ces parametres sont independant des structures et des geometries, ils permettent une modelisation aisee et rapide de la structure i2l dont le fonctionnement est pourtant complexe. Le modele ainsi obtenu est alors utilise pour discuter des methodes de mesure de gain i2l et leur validite. Il est ensuite applique a la determination et l'optimisation des geometries i2l de puissance puis a l'etude des bruits logiques et enfin, a l'etude de la faisabilite d'un diviseur i2l rapide

Situee dans le domaine du controle optique de composants microondes, notre etude demontre les performances d'un commutateur microonde commande par un signal optique. Tirant parti de l'evolution des circuits integres monolithiques microondes et des dispositifs optiques integres, notre objectif est d'integrer monolithiquement, le commutateur hyperfrequence et le circuit optique de commande. Le composant developpe est constitue d'une ligne coplanaire interrompue par un gap semiconducteur de quelques microns et d'un guide optique integre sous cet element photoconducteur. Nous avons mene en parallele, la caracterisation de guides optiques et de lignes coplanaires sur silicium, pour evaluer, de maniere independante, les performances de chacun des elements. Le silicium standard et ses derives dielectriques se pretent tres bien a la realisation de guides optiques integres. Par contre, une transmission hyperfrequence a faibles pertes (<0,6 db/cm), impose l'utilisation d'un substrat tres resistif (>2500. Cm). L'interaction entre les signaux optiques et microondes utilise le principe de photoconduction dans les semiconducteurs, et plus particulierement dans le silicium polycristallin. Une etude detaillee des proprietes electriques et optiques de ce materiau a ete effectuee pour definir certains parametres physiques (resistivite, coefficient d'absorption optique ou duree de vie des porteurs) intervenant directement dans l'efficacite de commutation hyperfrequence. Apres la conception et la realisation de plusieurs prototypes intermediaires, nous avons demontre la commutation du signal microonde sur une gamme de frequences allant de 1 a 10 ghz. Un rapport on/off de 9 db a 1 ghz et de 3 db a 10 ghz, a ete obtenu, pour une puissance optique integree effective egale a 2 mw. Des performances identiques ont ete egalement atteintes sur les memes dispositifs par un eclairement classique du gap, demontrant ainsi l'efficacite de la commande integree. Pour interpreter les resultats obtenus, nous avons montre, que la dynamique de commutation au niveau du gap, gouvernee par un effet resistif, est limitee par un effet capacitif en hautes frequences. Sur ces interpretations et sur l'amelioration de certains parametres technologiques, nous avons entrepris une phase d'optimisation des premieres performances obtenues.

Nous etudions le comportement microondes des dispositifs tout-optiques a lignes a retard pour des applications de traitement du signal en tres haute frequence, plus particulierement pour le filtrage frequentiel microondes. Le fonctionnement de ces dispositifs dans les deux regimes incoherent et coherent est decrit. Dans le regime incoherent, nous caracterisons les composants optiques par un jeu de parametres s optoelectroniques. Une nouvelle procedure de mesure et de calibrage est proposee permettant d'ameliorer la precision de mesure de ces parametres. L'application des structures optiques telles que l'interferometre mach-zehnder asymetrique et le resonateur en anneau pour le filtrage rf est demontree. La possibilite de realiser des structures optiques complexes dans le regime incoherent est discutee. Le comportement microondes dans le regime coherent est etudie a l'aide d'un nouveau concept des parametres s optiques sous forme des vecteurs de jones. Nous montrons les effets de l'interference optique sur la reponse frequentielle microondes. Ces effets peuvent etre exploites avantageusement pour realiser des fonctions de filtrage controlables. La realisation de deux prototypes de l'interferometre mach-zehnder en optique integree sur verre comme filtres de rejection de frequence dans la gamme 1,5-15 ghz est presentee. Une profondeur de rejection depassant 20 db optique (40 db electrique) est obtenue a 1,5 ghz. Nous developpons egalement un diviseur 1x2 de puissance optique integre sur verre. Le taux de division du signal est controlable via l'effet thermo-optique. Un taux d'extinction de 13 db est obtenu pour une puissance electrique de controle de 670 mw. Ce composant de base est necessaire pour le developpement des dispositifs a lignes a retard elabores

Cette these expose les optimisations menees sur la conception et la realisation d'un duplexeur 1,3m/1,55m, composant bidirectionnel destine a etre implante dans les futurs reseaux d'acces (et plus specifiquement, reseaux ftth). Le duplexeur 1,3m/1,55m integre en ligne sur un meme monolithe de semi-conducteur, un laser dfb a 1,3m, un photodetecteur a 1,55m et une section absorbante a 1,3m placee entre les deux assurant l'isolation optique de la photodiode lors du fonctionnement simultane du laser (mode full-duplex). La definition d'un rapport signal a bruit specifique a ce type de dispositif a permis d'evaluer le poids de chaque parametre a optimiser sur la sensibilite de detection en mode full-duplex. L'etude de la diaphotie a permis d'identifier les origines des perturbations et de mettre en uvre les moyens de les reduire notamment par l'utilisation de l'effet starck quantique confine et par l'insertion d'une couche absorbante dans le substrat. De maniere a obtenir un bon fonctionnement du laser a 1,3m sur la plage de temperature 0,70c, la structure a ruban enterree (brs) a ete adoptee pour celui-ci alors qu'une structure en guide d'onde en arete a ete preferee pour la realisation de la photodiode pour ses meilleures performances en courant d'obscurite et en capacite parasite notamment. Les composants realises presentent des sensibilites de detection en mode full-duplex meilleures que -31dbm sur la plage de temperature 20,70c pour une modulation de signal de type nrz-pbrs pour les voies descendantes et remontantes au debit de 155mb/s. Ces sensibilites correspondant a la meilleure performance au monde, obtenue avec une integration monolithique, repondent a une sensibilite fsan (recommandations sur le reseau d'acces).

L'objet de cette thèse est l'intégration monolithique sur substrat GaAs, d'un laser en quart de cerle et d'un guide optique, couplés par ondes évanescentes
This thesis is devoted to the monolithic integration of a quarter ring laser evanescently coupled to an optical waveguide, on a GaAs substrate