Caractérisation des mémoires émergentes en régime cryogénique pour application aérospatiales et quantiques // Cryogenic characterization of emerging memories for space and/or quantum computing applications

Le calcul à basse température est une nouvelle proposition visant à repousser les limites des performances technologiques, notamment dans les domaines de l’aérospatial, des serveurs haute performance, du calcul quantique et des centres de données.
Différentes technologies émergentes ont montré des caractéristiques prometteuses au niveau du composant individuel au cours de cette thèse en cours : la programmabilité des mémoires OxRAM a été démontrée jusqu’à 4 K, et des efforts ont été consacrés à la compréhension des interactions entre le sélecteur et la résistance composant la cellule mémoire. Les FeRAM présentent une meilleure efficacité de programmation et une meilleure stabilité à basse température, probablement en raison d’un changement cristallographique induit par l’opération de programmation — une hypothèse qui reste à vérifier. Les PCM ont également montré une programmabilité jusqu’à 12 K et pourraient être incluses dans l’analyse.

Le comportement statistique de ces puces R&D à basse température constituera le thème central de cette proposition, sachant que très peu de publications existent sur le sujet, ce qui laisse un large champ d’exploration et de compréhension.

Tout au long de cette thèse, vous acquerrez un large spectre de connaissances, couvrant la cryogénie, la fiabilité en microélectronique et la physique des dispositifs. Différentes technologies développées au LETI seront étudiées statistiquement dans ce contexte innovant. Une modélisation des phénomènes de conduction pourrait également être envisagée. Vous ferez partie d’une équipe de 7 à 8 personnes (chercheurs permanents et étudiants) avec laquelle vous serez encouragé à partager vos avancées.
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Low temperature computing is a new proposal to boost the technological performances beyond the frontiers in the aerospace, high performance servers, quantum computing and data center domain.
Different emerging technologies have been showing promising features at single device level during the ongoing Ph.D. work: the programmability of the OxRAMs was proved down to 4K and efforts were focused on the understanding of the interactions between the selector and the resistor composing the memory cell. FeRAMs show a better programming efficiency and stability at low temperature probably due to a crystallographic change driven by the program operation; hypothesis that lies unproved. PCM also showed a programmability down to 12K and may be included in the analysis.
Statistical behavior of R&D chip at low temperature will be the key theme of this proposition knowing that very few publications appeared in the scientific literature leaving much room for analysis and comprehension.
Throughout this Ph. D., you will gain a broad spectrum of knowledge, spanning cryogenics, microelectronics reliability and device physics. Different technologies developed in LETI will be statistically screened in this innovative scenario. Modeling of the conduction phenomena might be also considered. You will be part of a team of 7-8 people between permanent, researchers and students and you will be managed to share your work with them.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service Caractérisation, Conception et Simulation
Laboratoire : Laboratoire Caractérisation Electrique et Fiabilité
Date de début souhaitée : 01-11-2025
Ecole doctorale : Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Directeur de thèse : CASSÉ Mikaël
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DCOS//LTA

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service Caractérisation, Conception et Simulation

Master 2 microélectronique, nanotechnologie, sciences des matériaux, physique