Conception innovante et développement d'outils de conception d'ASIC pour Technologie Hybride CMOS / Magnétique

ASIC Innovative design and Process Design Kit development for Hybride CMOS / Magnetic Technology

• Auteur / Autrice : Grégory Di Pendina
• Direction : Kholdoun Torki
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologie industrielles
• Date : Soutenance le 19/10/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Circuits Multi-projets
• Jury : Président / Présidente : Christian Schaeffer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kholdoun Torki, Jean-baptiste Rigaud, Guillaume Prenat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Amara Amara, Pascal Nouet

Mots clés

Mots clés libres

Spintronique

Hybride CMOS/Magnétique

JTM: Jonction Tunnel Magnétique,Circuit intégré

Non volatilité

Kit de conception

Spintronic

Hybrid CMOS/Magnetic

MTJ: Magnetic tunnel junction

Integrated circuit

Non volatility

Design kit

Résumé

Depuis plusieurs années de nombreuses technologies non volatiles sont apparues et ont pris place principalement dans le monde de la mémoire, tendant à remplacer tout type de mémoire. Leurs atouts laissent à penser que certaines d'entre elles, et en particulier les technologies MRAM, pourraient améliorer les performances des circuits intégrés en utilisant leurs composants magnétiques, si connus notamment sous le nom de jonctions tunnel magnétiques, dans la logique. Pour évaluer ces éventuels gains, il faut être capable de concevoir de tels circuits. C'est pourquoi nous proposons dans ces travaux d'une part un kit de conception complet pour les flots de conception full custom et numérique, permettant de couvrir l'ensemble des étapes de conception pour chacun d'entre eux. Une partie de ce kit a servi à plusieurs partenaires de projets de recherche ANR, pour concevoir des démonstrateurs. Nous proposons également dans ce kit de conception un latch magnétique non volatil innovant ultra compact, pour lequel deux brevets d'invention ont été déposés, intégré à une flip-flop. Enfin, nous présentons l'intégration de composants magnétiques à deux applications, sécurité et faible consommation, ainsi qu'une étude qui montre que les gains en consommation statique peuvent être considérables.

For several years many non-volatile technologies have been appearing and taking place mainly in the memory world, aiming at replacing all kind of memory. Their assets let thinking that some of them, specially the MRAM technologies, could improve the integrated circuit performances, using their so called magnetic components in the logic, in particular the magnetic tunnel junctions. To evaluate the potential benefits, it is necessary to be able to design such a circuit. That is the reason why we are proposing a full design kit for both full custom and digital designs, allowing all the design steps. Part of this kit has been used by partners in research project to design demonstrators. We also propose in this kit an innovative ultra-compact magnetic latch, for which 2 patents have been deposited, integrated in a flip-flop. Finally, we present the integration of magnetic components for two applications, security and low power, as well as a case study which shows that the static consumption reduction can be huge.