L’équipe SmartIES, « Smart Integrated Electronic Systems », est une équipe d’une trentaine de chercheurs (11 permanents) dont les activités sont centrées sur la conception, l’analyse et la modélisation de dispositifs et systèmes intégrés conçus avec des technologies CMOS, compatibles CMOS (MRAM) ou d’avenir (CNT, CNTFET) et intégrant des fonctionnalités, des dispositifs et des concepts innovants (IA, capteurs intelligents, détection d’intrusion matérielle). L’amélioration de l’efficacité énergétique et de la sécurité matérielle, sans dégradation des services, sont les objectifs majeurs de nos travaux. Les méthodes de traitement des données, embarquées ou non, sont ainsi au cœur de nos préoccupations pour un large spectre d’applications (environnement, vivant, sécurité, …).
SmartIES se caractérise par une volonté de conduire des travaux de recherche depuis les concepts théoriques jusqu’au développement de démonstrateurs ou de bancs de mesure, de plateformes matérielles et logicielles et à leur déploiement dans des contextes applicatifs réalistes.
Ces dernières années, on peut noter de nombreux travaux ayant conduit à des réalisations matérielles (ASIC, plateformes expérimentales dédiées, prototypes matériels et/ou logiciels) et contribué à des transferts technologiques.
Permanents
Nadine Azémard-Crestani, Chargé de recherche, CNRS
Jean-Marc Galliere, Maître de conférences, UM
Frédérick Mailly, Maître de conférences, UM
Vincent Kerzerho, Chargé de recherche, CNRS
Serge Bernard, Directeur de recherche, CNRS
Guy Cathebras, Professeur des universités, UM
Fabien Soulier, Maître de conférences, UM
Philippe Maurine, Professeur des universités, UM
Pascal Nouet, Professeur des universités, UM
Loic Masure, Chargé de recherche, CNRS
Laurent Latorre, Professeur des universités, UM
Loïc Demange, Maître de conférences, UM
Doctorants
Antoine Landreau, CNRS
Anselme Mouette, UM
Stephane Pitou, CNRS
Thomas Chevrier, SAS COOOL
Quentin Ponzo, UM
Thomas Falanga, UM
Sara Sahraee, UM
Ziling Liao, CNRS
Abdoul Aziz Ndiaye, SERMA Group
Nathan Rousselot, THALES
Autres personnels
Hugo Blayes, Doctorant externe, CNRS
Jason Cerisier, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
Thibaut Pelliccia, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
Ana Tacuri, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
Geoffrey Chancel, CDD Chercheur, CNRS
Fathi Ben Ali, CDD Ingénieur-Technicien, AxLR
Sarah Belgaid, CDD Chercheur, UM
Jacques Benoit, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
Amaury Boguais, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
Vincent Serantoni, CDD Ingénieur-Technicien, UM
Koji Andriamahery, CDD Ingénieur-Technicien, AxLR
Mots clefs : acquisition & fusion de données, traitement du signal, observation de la vie et de l’environnement, biocapteurs, bio-impédance, MEMS/NEMS.
SmartIES développe des capteurs ou l’électronique intégrée nécessaire à leur fonctionnement pour des applications spécifiques ou génériques.Â
Des systèmes spécifiques ont ainsi été développés pour :Â
la mesure de signaux bioélectriques (système nerveux périphérique),Â
la mesure de pression intraoculaire (diagnostic ou prévention du glaucome),
la spectroscopie de bio-impédance large bande (taux de gras, état des tissus, vitellogenèse et vitesse de nage chez le poisson),
les bio-capteurs à base de CNT-FET (activité enzymatique liée au cancer).Â
Un accéléromètre thermiques trois axes basé sur un processus de fabrication CMOS, et présentant d’excellentes performances, a aussi été proposé récemment dans le cadre d’une cotutelle de thèse avec l’Université de Sfax (Tunisie).
Des interfaces génériques pour capteurs résistifs ou capacitifs ou à effet de champ sont aussi développées pour le conditionnement des transducteurs et la conversion analogique-numérique du signal. Basées notamment sur un brevet du laboratoire d’amplificateur à recyclage de courant et des architectures de type SD, elles ont pour caractéristique d’être compactes, robustes, adaptatives, faible consommation et au plus près du capteur. D’autres interfaces, plus spécifiques, ont été proposées pour remplacer la calibration par abrasion Laser dans les capteurs résistifs haut de gamme.
SmartIES conçoit enfin des systèmes multi-capteurs géocalisés et communicants. Les applications visées concernent les espèces aquatiques (thons, marlins, tortues) pour des mesures de paramètres physiologiques ou les espèces terrestres (éléphants, lions, zèbres) pour des enregistrements audios destinés aux écologues.
Enfin, la diminution constante du coût des capteurs permettant de concevoir des systèmes avec une redondance massive, SmartIES développe des algorithmes de fusion de données basés sur des réseaux de neurones, du filtrage complémentaire ou de la pondération dynamique afin d’améliorer la résolution, la tolérance aux fautes et la robustesse de ces systèmes de mesure.
Mots clefs : attaques par canaux cachés, attaques par injection de fautes, intégrité et authenticité des circuits, traitement du signal par apprentissage machine et contre-mesures, preuves mathématiques.
Les travaux de smartIES portent sur l’amélioration de la sécurité des dispositifs intégrés (du microcontrôleur au SoC) contre les attaques matérielles telles que les attaques par canaux auxiliaires ou les attaques par injection de fautes. Ainsi tous les moyens algorithmiques, mathématiques, physiques sont considérés pour augmenter la résilience des systèmes d’information.
De la même manière, les menaces portant sur l’intégrité, l’authenticité des objets intégrés est une pré-occupation de l’équipe face aux menaces que constituent la contrefaçon et l’insertion de chevaux de Troie.
L’expertise de SmartIES dans le domaine de la sécurité se matérialise par des savoir faire et connaissances dans les domaines suivants :
Masquage et preuves de sécurité du masquage,
Conception et caractérisation de circuits et systèmes sécurisés capables de résister à des agressions (SCA et par FI) conduites à des fins de déni de service ou d’extraction de secrets,
Modélisation des émissions et des fuites électromagnétiques des Circuits Intégrés,
Impact d’impulsions électromagnétiques sur des CI sécurisés,
Amélioration des flots CAO pour la conception de CI sécurisés,
Détection de chevaux de Troie matériels et de contrefaçons.
Mots clefs : intégration 3D, nanotubes de carbones, MRAM, capteurs, biocapteurs, conception analogique avancée, circuits et systèmes adaptatifs, méthodes de conception statistiques, conception faible puissance.
SmartIES évalue, en amont de leur disponibilité industrielle, l’intérêt de nouveaux nÅ“uds technologiques et de nouveaux matériaux pouvant supplanter avantageusement le silicium pour concevoir les Circuits Intégrés de demain.Â
En premier lieu, les nanotubes de carbone, des matériaux unidimensionnel (1D), se positionnent comme une solution prometteuse pour la conception de CIs très faible consommation. Parmi les autres alternatives, on trouve des matériaux bi-dimensionnels (graphène, MoS2, etc) ainsi que des empilements verticaux de différents matériaux 2D constituant des hétérostructures de Van Der Waals. Ces travaux trouvent des applications pour la conception de bio-capteurs avec des composants à effet de champ 1D/2D.Â
En second lieu, les mémoires spintroniques, telles que STT ou SOT MRAM, sont explorées comme des alternatives crédibles aux mémoires non-volatiles de l’état de l’art industriel. Les contributions de SmartIES se concentrent aux niveaux structurels et électriques avec notamment des contributions basées sur des amplificateurs de lecture à recyclage de courant qui ont fait l’objet d’un dépôt de brevet ou des méthodes de simulation électriques, de mémoires de type MRAM, dans un flot de conception hétérogène de circuits intégrés.Â
Dans cette quête d’efficacité énergétique, SmartIES explore également, en collaboration avec l’équipe ADAC pour ce qui concerne les aspects systèmes, les mémoires volatiles de type SRAM dans des technologies avancées ou très avancées et des voies d’intégration 3D par empilement qui doivent permettre une très forte densité à faible coût. Les travaux concernant les mémoires bénéficient d’une collaboration de long terme avec un partenaire européen leader dans la recherche sur les technologies de demain.
L’ensemble de ces travaux s’appuie sur le savoir-faire de SmartIES sur la modélisation électrique et la conception de circuits intégrés analogiques et mixtes avec prise en compte des effets de variations des procédés de fabrication.
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