Modélisation cryogénique et conception de lnas 4k pour le quantique h/f

Informations générales Entité de rattachement Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs. Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international. Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales : • La conscience des responsabilités • La coopération • La curiosité Référence 2025-38160 Domaine Composants et équipements électroniques Contrat Stage Intitulé de l'offre Modélisation cryogénique et conception de LNAs 4K pour le quantique H/F Sujet de stage Ce stage a pour objet la modélisation radiofréquence fine de composants à des températures cryogéniques (proche de 4K) afin de réaliser des architectures innovantes d'amplificateurs très faible bruit en technologie BiCMOS visant à être intégrées dans les circuits ReadOut des Qubits des futurs ordinateurs quantiques. Ce stage a vocation à être poursuivi par un sujet de thèse (sujet qui sera transversal avec les équipes du département composants du Leti pour la partie caractérisation et modélisation). Durée du contrat (en mois) 6 Description de l'offre Contexte: Ces dernières années, nous avons assisté au développement fulgurant des travaux sur le futur ordinateur quantique. Ce futur ordinateur quantique nécessite des millions de qubits pour réaliser des opérations quantiques de haute fidélité. Dans ce contexte, de nombreuses technologies de qubits sont apparues. Le Leti développe depuis plusieurs années une technologie sur silicium afin de viser une informatique quantique performante et industrialisable. Autour de ces qubits plusieurs circuits sont nécessaires et notamment l’électronique de lecture des qubits nommée « Readout ». Afin de réaliser une électronique implémentable à grande échelle, nous avons axés nos travaux de recherche sur des technologies silicium pour cette partie. La technologie BiCMOS proposant à la fois des transistors bipolaires SiGe à fortes performances fréquentielles et des transistors CMOS à basse consommation devient une option prometteuse pour la réalisation des circuits de lecture multi-qubits cryogéniques. Elle permet de plus une intégration à grande échelle. Cependant, les opérations de lecture haute fidélité requièrent, dans ce type d’architecture, des amplificateurs à très faible bruit (LNA) avec une température équivalente de bruit très faible de quelques Kelvins (soit un facteur de bruit inférieur à 0.1 dB à 4K). L’enjeu majeur, au sein des circuits de lecture des qubits, est par conséquent la modélisation et l’optimisation du bruit du LNA à base de HBTs SiGe à des températures cryogéniques afin d’atteindre les performances en bruit des LNA cryogéniques de laboratoire (non intégrés) à base de composés III-V (Tels que ceux de NoiseFactor, par exemple). De récents travaux de R&D visent à développer des architectures innovantes spécifiques afin de réduire le bruit à des températures cryogéniques. C’est pourquoi, dans le futur, il sera primordial de développer un modèle en bruit des transistors HBTs SiGe afin d’optimiser les futures architectures en technologie BiCMOS N.B. : Ce dernier point fera l’objet d’une future thèse à part entière ; dans le cadre du stage seule une technique d’extrapolation en bruit issue de l’état-de-l ’art sera demandée). Descriptif du sujet: Ce stage a pour objet la modélisation de composants à des températures cryogéniques (proche de 4K) afin de réaliser des architectures innovantes de LNAs très faible bruit en technologie BiCMOS pour le quantique. Travail demandé: - Une étude des différentes techniques de modélisation de bruit à des températures ambiantes (300K) et cryogéniques (4K) avec pour finalité la sélection d’une technique de modélisation à mettre en œuvre – 1.5 mois. - Conception d’un LNA cryogénique en technologie BiCMOS (B55X de STMicroelectronics) à 300K dans la bande 4-8 GHz dans un premier temps et extrapolation de ces performances en bruit à 4K à l’aide de la technique de modélisation en bruit choisie à l’étape précédente – 3.5 mois. - Rédaction d’un rapport de stage – 1 mois. Moyens / Méthodes / Logiciels Plateforme de conception/ Plateforme de caractérisation du Leti Profil du candidat Le candidat devra être force de propositions, disposer de compétences sérieuses en conception RF & mmW et en modélisation électromagnétique avec les outils de CAO, avoir des connaissances en physique des semi-conducteurs et en modélisation en bruit, ainsi que présenter une bonne aptitude à travailler en équipe. Profil du candidat: Connaissances et savoir-faire essentiels : - Outils de conception de circuits intégrés (Cadence, ADS,…) - Modélisation électromagnétique (HFSS, Momentum, CST, EMPro…) - Connaissance des circuits et systèmes RF - Bonnes capacités de communication à l'écrit et à l'oral, en français et anglais - Autonomie, curiosité, esprit d'équipe et d'initiative Site Grenoble Localisation du poste France, Auvergne-Rhône-Alpes, Isère (38) Ville Grenoble Critères candidat Diplôme préparé Bac5 - Diplôme École d'ingénieurs Possibilité de poursuite en thèse Oui Disponibilité du poste 02/03/2026