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, Maître de conférences, UM
Pascal Nouet, Professeur des universités, UM
Loic Masure, Chargé de recherche, CNRS
Laurent Latorre, Professeur des universités, UM
Doctorants
Antoine Landreau, CNRS
Anselme Mouette, UM
Sarah Belgaid, 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
Jason Cerisier, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
Thibaut Pelliccia, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
Geoffrey Chancel, CDD Chercheur, CNRS
Fathi Ben Ali, CDD Ingénieur-Technicien, AxLR
Jacques Benoit, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
Amaury Boguais, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
Vincent Serantoni, CDD Ingénieur-Technicien, UM
Loïc Demange, CDD Chercheur, CNRS
Sami Bouzid, CDD Ingénieur-Technicien, CNRS
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.
Des systèmes spécifiques ont ainsi été développés pour :
la mesure de signaux bioélectriques (système nerveux périphérique),
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).
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 nœuds technologiques et de nouveaux matériaux pouvant supplanter avantageusement le silicium pour concevoir les Circuits Intégrés de demain.
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.
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.
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.
Titre : Plateforme à base de CNT-FET pour le développement de biocapteurs électrochimiques à forte sélectivité et sensibilité
Doctorant : Sarah Belgaid
Date de soutenance : 2025-06-30
Directeur de thèse :
Serge Bernard
Titre : Attaques par Canaux Auxiliaires Horizontales en Présence de Bruit
Doctorant : Gauthier Cler
Date de soutenance : 2024-07-04
Directeur de thèse :
Philippe Maurine
Titre : Injection de fautes par impulsion dans le susbstrat : modélisation
Doctorant : Geoffrey Chancel
Date de soutenance : 2024-01-29
Directeur de thèse :
Philippe Maurine
Titre : Conception d’Architecture pour les Réseaux de Neurones Oscillants Analogiques
Doctorant : Corentin Delacour
Date de soutenance : 2023-12-19
Directeurs de thèse :
Aida Todri-Sanial,
Nadine Azémard-Crestani
Titre : Implémentation de réseaux de neurones oscillatoires digitaux sur FPGA pour des application et de l’apprentissage pour l’intelligence artificielle embarquée
Doctorant : Madeleine Abernot
Date de soutenance : 2023-12-18
Directeurs de thèse :
Aida Todri-Sanial,
Nadine Azémard-Crestani
Titre : Une Approche de Conception d’Enregistreur Bioacoustique Efficient en Energie dans le Contexte de la Classification d’Événements Audio par Apprentissage Automatique.
Doctorant : Jonathan Miquel
Date de soutenance : 2023-12-15
Directeur de thèse :
Laurent Latorre
Titre : Solutions innovantes pour le conditionnement de capteurs résistifs
Doctorant : Ibrahim Shankhour
Date de soutenance : 2022-12-09
Directeur de thèse :
Pascal Nouet
Titre : Analyse par Canaux Auxiliaires Non-Supervisée Basée sur l’Information Mutuelle et son Estimation Neurale
Doctorant : Valence Cristiani
Date de soutenance : 2022-12-07
Directeur de thèse :
Philippe Maurine
Titre : Système embarqué multicapteurs intelligents de géolocalisation pour les animaux marins
Doctorant : Pierre Gogendeau
Date de soutenance : 2022-11-29
Directeur de thèse :
Serge Bernard
Titre : Développement et optimization des performances dun accéléromètre convective triaxial CMOS micro-usiné
Doctorant : Sonia Abdellatif
Date de soutenance : 2022-11-08
Directeurs de thèse :
Brahim Mezghani,
Pascal Nouet
Titre : Implémentation, analyse et améliorations bas-niveau d’algorithmes quantiques pour le calcul scientifique.
Doctorant : Adrien Suau
Date de soutenance : 2022-10-27
Directeur de thèse :
Aida Todri-Sanial
Titre : Compilation de circuits et atténuation des erreurs pour l’informatique quantique à court terme
Doctorant : Siyuan Niu
Date de soutenance : 2022-10-25
Directeur de thèse :
Aida Todri-Sanial
Titre : Modélisation des émissions électromagnétiques dans les composants sécurisés
Doctorant : Davide Poggi
Date de soutenance : 2022-04-20
Directeur de thèse :
Philippe Maurine
Titre : Amélioration des résolutions spatiale et temporelle des plateformes d’analyse et d’injection électromagnétiques
Doctorant : Julien Toulemont
Date de soutenance : 2021-12-13
Directeurs de thèse :
Pascal Nouet,
Philippe Maurine
Titre : Développement d’un biocapteur à base de transistors en nanotubes de carbone
Doctorant : Nicolas Champauzas
Date de soutenance : 2021-04-14
Directeurs de thèse :
Aida Todri-Sanial,
Serge Bernard
Titre : Évaluation de la Menace dAttaques par Canaux Auxiliaires sur Appareils Mobiles
Doctorant : Aurélien Vasselle
Date de soutenance : 2020-12-16
Directeur de thèse :
Philippe Maurine
Titre : Etude de circuits de détection et d’IPs analogiques basés sur les jonctions tunnel magnétiques pour la prochaine génération de circuits et systèmes CMOS
Doctorant : Jad Mohdad
Date de soutenance : 2020-12-09
Directeur de thèse :
Pascal Nouet
Titre : Modélisation de linjection de faute électromagnétique sur circuit intégré sécurisé et contre-mesures
Doctorant : Mathieu Dumont
Date de soutenance : 2020-10-09
Directeur de thèse :
Philippe Maurine
Titre : Analyse et développement d’algorithmes de fusion de données pour les matrices de capteurs
Doctorant : Josue Rivera Velazquez
Date de soutenance : 2020-07-17
Directeur de thèse :
Pascal Nouet
Titre : Imagerie Infrarouge, Intégrité des Circuits Intégrés et Sécurité Matérielle
Doctorant : Maxime Cozzi
Date de soutenance : 2019-11-18
Directeur de thèse :
Philippe Maurine
Titre : Méthodologie dinjection de fautes par médium électromagnétique sur Systèmes sur Puces et analyse de leur propagation dans des architectures complexes
Doctorant : Maxime Madau
Date de soutenance : 2019-11-08
Directeur de thèse :
Philippe Maurine
Titre : Exploration de nanotubes de carbone et de composites de nanotubes-cuivre pour des applications d’interconnexion sur puce de la prochaine génération efficacité energitique
Doctorant : Jie Liang
Date de soutenance : 2019-06-17
Directeur de thèse :
Aida Todri-Sanial
Titre : Conception et optimisation d’une alimentation-horloge et d’un réseau de distribution pour la logique adiabatique.
Doctorant : Nicolas Jeanniot
Date de soutenance : 2018-11-28
Directeur de thèse :
Aida Todri-Sanial
Titre : Conception dun système intégré de mesure de bioimpédance pour le suivi long terme de la composition des tissus biologiques
Doctorant : Achraf Lamlih
Date de soutenance : 2018-11-26
Directeur de thèse :
Serge Bernard
Titre : Solutions pour l’amélioration des performances des miroirs de courant dynamiques CMOS : Application à la conception de source de courant pour des dispositifs biomédicaux.
Doctorant : Mohan Julien
Date de soutenance : 2018-11-23
Directeur de thèse :
Guy Cathebras
Titre : Nouvelles architectures intégrées d’interfaces capteurs en technologie SOI, pour applications très hautes températures
Doctorant : Emna Chabchoub
Date de soutenance : 2018-11-05
Directeur de thèse :
Pascal Nouet
Titre : Simulation et modélisation des effets de l’injection de fautes laser sur les circuits intégrés
Doctorant : Raphael Camponogara-Viera
Date de soutenance : 2018-10-02
Directeur de thèse :
Philippe Maurine
Titre : Auto-adaptation appliquée à un dispositif de mesure de variation de pression intra-oculaire
Doctorant : Anthony Deluthault
Date de soutenance : 2017-07-05
Directeur de thèse :
Serge Bernard
Titre : Microsystèmes inertiels vibrants pour application spatiales : apport des fonctions numériques
Doctorant : Baptiste Maréchal
Date de soutenance : 2016-12-19
Directeur de thèse :
Pascal Nouet
Titre : Etude des mécanismes de contamination particulaire et des moyens de detection: proposition et evaluation de solutions innovantes pour la detection en temps-reel de la sedimentation des particules sur les surfaces critiques
Doctorant : Nina Menant
Date de soutenance : 2016-12-16
Directeurs de thèse :
Laurent Latorre,
Pascal Nouet
Titre : Développement d’une unité de mesure inertielle à base de Smart-MEMS
Doctorant : Gaurav Chatterjee
Date de soutenance : 2016-12-15
Directeur de thèse :
Pascal Nouet
Titre : Etude statistique de lénergie dans les circuits intégrés CMOS-FDSOI : caractérisation et optimisation
Doctorant : Rida Kheirallah
Date de soutenance : 2016-10-19
Directeur de thèse :
Nadine Azémard-Crestani
Titre : Conditionnement de capteurs capacitifs dans des systèmes faible consommation
Doctorant : Patcharee Kongpark
Date de soutenance : 2016-10-14
Directeurs de thèse :
Laurent Latorre,
Pascal Nouet