Cifre - modélisation de transistors fdsoi à 4k f/h

Chez ST, nous croyons à la puissance de la technologie pour stimuler l'innovation et avoir un impact positif sur les personnes, les entreprises et la société. Nous sommes une entreprise mondiale de semi-conducteurs, et notre technologie avancée ainsi que nos puces constituent la partie invisible du monde dans lequel nous vivons aujourd'hui. Lorsque vous rejoignez ST, vous faites partie d'une entreprise globale de plus de 115 nationalités et présente dans 40 pays, avec plus de 50 000 créateurs et fabricants de technologies microélectroniques à travers le monde ! Tous ensemble, nous formons une seule et même ST. Développer des technologies nécessite plus que du talent : il faut des personnes incroyables qui comprennent la culture de collaboration et de respect. Il faut des personnes passionnées, et avec l’envie de bouleverser le statu quo, de repousser les limites et de stimuler l'innovation, tout en libérant leur potentiel. ST a reçu la certification Top Employer France et le label HappyTrainees 2024 qui nous reconnaissent en tant qu’employeur de référence et démontrent notre engagement à placer l’humain au cœur de nos priorités. A propos de vos missions Avec l’émergence des concepts de calculateurs visant à exploiter des propriétés issues de la physique quantique (« calculateurs quantiques ») ainsi que les besoins significatifs de circuits numériques pour les applications spatiales, les technologies CMOS FD-SOI (Fully-Depleted-Silicon-On-Insulator) ont été identifiées comme candidates prometteuses pour la conception de circuits classiques ou quantiques. Cependant, le comportement de ces dispositifs à des températures cryogéniques jusqu’à 4K, diffère fortement de celui observé à température ambiante (300K). De plus, dans le cas des circuits de contrôle et de lecture de bits quantiques, par exemple certaines parties fonctionnent à des fréquences de plusieurs GHz. Ainsi le développement de modèles compacts adaptés est indispensable pour le design de circuits qui fonctionnent dans ces conditions. Pour couvrir à la fois les besoins numériques et analogiques, ces modèles compacts doivent prendre en compte non seulement une description du transistor isolé et idéal, mais aussi de tous les éléments parasites/extrinsèques tel que la résistance de grille, le comportement du substrat, le bruit, les effets non quasi statiques, etc Néanmoins, l’état de l’art montre que les modélisations proposées à température cryogénique n’ont pas encore la qualité offerte à température ambiante. Les difficultés rencontrées sont liées à la mesure des caractéristiques électriques sur lesquelles se base la conception des modèles, et à la mise en forme compacte des équations du modèle à très basse température. A l’heure actuelle, aucune solution de modélisation compacte satisfaisante n’est proposée dans la littérature, notamment pour du FD-SOI. A propos de vos missions Avec l’émergence des concepts de calculateurs visant à exploiter des propriétés issues de la physique quantique (« calculateurs quantiques ») ainsi que les besoins significatifs de circuits numériques pour les applications spatiales, les technologies CMOS FD-SOI (Fully-Depleted-Silicon-On-Insulator) ont été identifiées comme candidates prometteuses pour la conception de circuits classiques ou quantiques. Cependant, le comportement de ces dispositifs à des températures cryogéniques jusqu’à 4K, diffère fortement de celui observé à température ambiante (300K). De plus, dans le cas des circuits de contrôle et de lecture de bits quantiques, par exemple certaines parties fonctionnent à des fréquences de plusieurs GHz. Ainsi le développement de modèles compacts adaptés est indispensable pour le design de circuits qui fonctionnent dans ces conditions. Pour couvrir à la fois les besoins numériques et analogiques, ces modèles compacts doivent prendre en compte non seulement une description du transistor isolé et idéal, mais aussi de tous les éléments parasites/extrinsèques tel que la résistance de grille, le comportement du substrat, le bruit, les effets non quasi statiques, etc Néanmoins, l’état de l’art montre que les modélisations proposées à température cryogénique n’ont pas encore la qualité offerte à température ambiante. Les difficultés rencontrées sont liées à la mesure des caractéristiques électriques sur lesquelles se base la conception des modèles, et à la mise en forme compacte des équations du modèle à très basse température. A l’heure actuelle, aucune solution de modélisation compacte satisfaisante n’est proposée dans la littérature, notamment pour du FD-SOI. L’objectif de cette thèse est donc de renforcer les connaissances scientifiques et techniques afin de modéliser précisément le comportement des transistors MOS des technologies FD-SOI en environnement cryogénique jusqu’à 4K. Les principaux objectifs de cette thèse sont : Identification et modélisation des phénomènes physiques liés au comportement DC des transistors qui apparaissent à très basse température (mobilité, confinement quantique, etc…) et adaptation du modèle compact existant jusqu’à 4K. Modélisation du comportement dynamique des transistors (régime petit signal en RF jusqu’à 20GHz, effets transitoires, …), des éléments parasites/extrinsèques (résistance, capacité, jonction, etc) et validation du modèle avec des données expérimentales. Introduction du bruit en 1/f et RTN (Random Telegraph Noise) dans le modèle. La personne aura à sa disposition des structures de test réalisées sur des technologies FD-SOI de STMicroelectronics, et les moyens de caractérisation à température cryogénique du CEA-Leti (bancs manuels cryogéniques DC & RF, à flux d’Hélium). A propos de vous Titulaire d'un Master ou dipôme d'in Chez ST, nous croyons à la puissance de la technologie pour stimuler l'innovation et avoir un impact positif sur les personnes, les entreprises et la société. Nous sommes une entreprise mondiale de semi-conducteurs, et notre technologie avancée ainsi que nos puces constituent la partie invisible du monde dans lequel nous vivons aujourd'hui. Lorsque vous rejoignez ST, vous faites partie d'une entreprise globale de plus de 115 nationalités et présente dans 40 pays, avec plus de 50 000 créateurs et fabricants de technologies microélectroniques à travers le monde ! Tous ensemble, nous formons une seule et même ST. Développer des technologies nécessite plus que du talent : il faut des personnes incroyables qui comprennent la culture de collaboration et de respect. Il faut des personnes passionnées, et avec l’envie de bouleverser le statu quo, de repousser les limites et de stimuler l'innovation, tout en libérant leur potentiel. ST a reçu la certification Top Employer France et le label HappyTrainees 2024 qui nous reconnaissent en tant qu’employeur de référence et démontrent notre engagement à placer l’humain au cœur de nos priorités.