Flot de conception et modèles formels pour la désynchronisation de circuits synchrones

par François Bertrand

Thèse de doctorat en Nanoélectronique et nanotechnologie

Sous la direction de Laurent Fesquet.

Le président du jury était Philippe Pannier.

Le jury était composé de Anthony Maure.

Les rapporteurs étaient Bruno Rouzeyre, Lilian Bossuet.


  • Résumé

    Dans le monde des smartcards, le besoin de communications via des dispositifs radiofréquences est de plus en plus courant. Le coût étant un point critique pour ces dispositifs, l’antenne, et la quantité d’énergie récupérée par celle-ci, à tendance à être réduite. Pour suivre cette contrainte,de nombreuses solutions techniques améliorant l’efficacité énergétique des circuits numériques synchrones existent. Néanmoins, les circuits asynchrones, s’adaptant naturellement aux conditions d’opération qui lui sont appliquées, fournissent une solution particulièrement adaptée aux problématiques liées à télé-alimentation.Cependant, le manque de formation des ingénieurs, et d’outils qualifié, pour la conception de circuits asynchrones rend marginale leur utilisation dans un cadre industriel. Pour remédier à ces difficultés, une méthode systématique permettant de traduire une spécification synchrone en un circuit asynchrone micropipeline a été développée. Exploitant des modèles formels, un flot de désynchronisation a été mis en place et exercé sur un module cryptographique pour aboutir à une implémentation sur silicium. La caractérisation de ce circuit nous a montré la la désynchronisation mais aussi ses limites. L’efficacité de la désynchronisation dépendant fortement de l’architecture du circuit synchrone initialement considéré, le flot proposé permet de rapidement estimer les performances du circuit désynchronisé, mais aussi d’obtenir un circuit physique fonctionnel.

  • Titre traduit

    Design flow and formal models for desynchronization of synchronous designs


  • Résumé

    In the smart-cards market, contactless communication becomes more and more common. In order to reduce the cost of the systems, the power budget available reduces along with the size reduction of the antenna. Many design techniques are available to improve the efficiency of digital design. However, asynchronous designs, because of their adaptability to variable operating conditions, offer a natural solution for the contactless power supply problematics.Nevertheless, the lack of engineers trained, and proven tools, to design asynchronous circuits brakes the adoption of asynchronous designs in the industry. To address theses issues, a systematic method allowing to turn already existing synchronous designs into asynchronous micropipelines had been developed. Using a formal model, a desynchronization process was established and used on a cryptographic module which was implemented on silicon. The characterization allowed us to evaluate the relevance of the desynchronization flow but also its limitations. The efficiency of desynchronized systems depending largely on the architecture of the initial synchronous circuit, the proposed method allows a quick estimation of the performances of the desynchronized circuit, and results in functional circuits.



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