v1.16.1

PA - C7 - PHY581C : Conception expérimentale Microélectronique VLSI

Domaine > Physique.

Descriptif

    • Cet enseignement de projets expérimentaux se propose d’aborder, avec une approche proche du métier d’ingénieur en projet de R&D, les technologies actuelles et futures mise en œuvre en micro et nanoélectronique. Les projets seront réalisés en binôme et offre une grande liberté dans les problématiques abordées. 4 thématiques seront potentiellement proposées au choix des élèves :



Circuits logiques programmables FPGA

    • Ce cours est consacré à la conception et à la mise en œuvre effective d'un circuit logique synchrone, sous la forme d'un projet de programmation mené en binôme, utilisant une plateforme à base de circuits reconfigurables (FPGA : Field-Programmable Gate Arrays).

    • Exemples de projets déjà réalisés : montre numérique, microprocesseur, oscilloscope numérique, synthétiseur audio, coprocesseur MD5, contrôleur vidéo.



Conception de circuits microélectroniques VLSI

    • L'objectif de ce module à caractère expérimental est de vous familiariser avec les techniques de conception de circuits intégrés VLSI CMOS, en menant à bien la conception et la réalisation d'un petit circuit électronique (environs 10 000 transistors), de la spécification au silicium. Les outils utilisés durant ce module sont issus de la chaîne de CAO Alliance, développés au Laboratoire d'Informatique de Paris 6. Ce ne sont pas des outils industriels, mais ce sont des outils nés de la recherche et bien adaptés à une démarche de conception.

    • Les années précédentes, un circuit accordeur de piano a été réalisé. Toutes les idées sont les bienvenues, et seront étudiées pour voir s'il est possible de les réaliser au moins partiellement.



Conception virtuelle hard/soft de système sur puce

    • La diminution continuelle de la taille des transistors (42nm) a permis une croissance exponentielle du nombre de ces composants intégrés sur une puce (plus de 1 milliard). Ainsi les circuits VLSI actuels ne comportent plus un seul processeur. On parle de System on Chips (système sur puce), multiprocesseur en clusters parallèles, multi-niveaux de caches mémoires, réseaux d’interconnexion, Codec d’entrée sortie,…. Le but de ce projet expérimental sera, grâce à l’approche de prototypage virtuel avec SoCLib (structure logiciel développée par le LIP6), de concevoir et de valider en simulation la conception d’un processeur massivement parallèle.



Conception instrumentale : développements RMN et Imagerie 1D,  2D et 3D

Au cours de cet enseignement expérimental, les  étudiants vont partir du principe physique de la Résonance Magnétique Nucléaire pour construire, par approche schéma blocs, un petit spectromètre RMN élémentaire mais fonctionnel. Les élèves aborderont ainsi les multiples concepts de l'électronique d'instrumentation (adaptions, réflexions, préampli faible bruit, électronique Radio Fréquence, démodulation ...) mais aussi de la mesure physique autour de ce spectromètres de caractérisation de molécules des plus simple (l’eau) par Résonance Magnétique Nucléaire. L’étudiant peut personnaliser son projet en développant un des nombreux thèmes autour de l’instrumentation RMN : réalisation de cartes électroniques analogiques ou numériques ; développements  à base de microprocesseurs ARM et/ou de FPGA (les travaux sont réalisés sur des cartes de développements Mbed, Arduino, Redpitaya, Altera) ;  effectuer des mesures physiques (déplacement chimique, temps de relaxation, diffusion…) ; réaliser des simulations numériques ou du traitement du signal. Les étudiant(e)s démarrent  les travaux avec des réalisations/expériences simples et pédagogiques leurs permettant de découvrir les principes de bases de la physique RMN et tous les aspects nécessaires propre à la RMN. Une approche de l’imagerie 1D, 2D, 3D est aussi proposée.


Numérus Clausus : 20


Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis : no prerequisites

Credits ECTS : 4

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Instrumental Design: NMR Developments and 1D, 2D and 3D Imaging

During this experimental teaching, the students will start from the physical principle of Nuclear Magnetic Resonance and build, by a block diagrams approach, a small but functional NMR spectrometer. Students will thus approach the multiple concepts of electronics (matching, reflections, low noise preamplifier, Radio Frequency, demodulation ...). They(she) will  also see the physical measurements around this spectrometers for characterization of molecules  (water) by Nuclear Magnetic Resonance. The student can customize his(her) project by developing one of the many themes around NMR instrumentation : production of analog or digital electronic boards; developments based on microprocessor ARM and/or FPGA devices (works are done on Mbed, Arduino, Redpitaya,  Altera…  development boards); perform physical measurements (chemical shift, relaxation time, diffusion ...); compute numerical simulations or signal processing. The students start the work with simple and pedagogical achievements/experiments allowing them to discover the basic principles of NMR physics and all the necessary aspects specific to NMR.  An approach of 1D, 2D, 3D imaging is also proposed.

Numérus Clausus : 20


Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis : no prerequisites

Credits ECTS : 4



Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Ecole polytechnique

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