Qualité de protection des circuits intégrés contre les décharges électrostatiques

The quality of electrostatic discharge protection for integrated circuit

• Auteur / Autrice : Mouna Mahane
• Direction : David Trémouilles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Composants et Systèmes de gestion de l'Energie
• Date : Soutenance le 10/12/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (Toulouse ; 1968-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conception et construction

Protection

Circuits intégrés

Électrostatique

Mots clés libres

Décharge électrostatique (ESD)

Qualité de protection

Simulation physique

Apprentissage machine

Electrostatic discharge (ESD)

Quality of protection

Physical simulation

Machine learning

Résumé

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans un contexte concurrentiel, où les concepteurs de systèmes électroniques exigent que les solutions de protection contre les décharges électrostatiques (ESD) soient les plus performantes possibles. Dans ces travaux, les critères qui définissent la qualité de protection sont détaillées, et de nouvelles méthodes de test sont développées. Nous exposons les difficultés associées à la conception d'un dispositif de protection complet (dimension, robustesse, efficacité et transparence). Une nouvelle approche de conception est donc proposée. Elle vise à adresser une large gamme d'applications en s'appuyant sur une technologie de protection '' flexible ''. L'idée est d'exploiter les compromis géométriques et technologiques existants, en se basant sur des outils d'apprentissage machine et de simulation physique. In fine, l'objectif est d'obtenir des pistes d'optimisation rapides, avec un maximum de flexibilité durant la phase de conception.

This work has been done in a highly competitive context, where electronic-system designers require electrostatic discharge (ESD) protection devices providing high performance levels. The purpose of protection device is to make circuits robust against ESD event, while being totally invisible to the system during normal operation. In this work, several aspects of ESD protection device are discussed, and new testing methods are proposed. An overview of design issues related to the several aspects of ESD protection is outlined. A new design approach is proposed which aims to address a large range of applications and is based on a ''flexible'' technology of protection. We achieve this challenge using machine learning tools and physical simulations to explore and yield profit from the existing compromises between designs and process parameters. The final goal is to allow maximum design flexibility while providing guidance to easily adapt ESD protection to the targeted application-requirements.