Inauguration Microcity

Ecole Polytechnique Fédérale de LausanneEPFL

Photo Yves André

Alerte à l’invasion de puces !

Christian EnzDirecteur

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Les puces envahissent notre quotidien

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Ces puces ont changé nos vies

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DataCenter&Cloud PCs Mobility Wearable IoT

SERVER

STORAGE

NETWORKING

DESKTOP

ALL INONE

2in1

SMARTPHONE

PHABLET

TABLET

PERSONALASSISTANT

SPORTSFASHION

GLASSES

SMARTAGRICULTURE

SMARTFACTORIES

SMARTCITI

Source: Ian Yang, Intel Developer Forum - Shenzhen 2014.

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Les puces à la maison

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Les puces en voiture

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TempératureLuminositéPluiePressionInertieRadar de distanceClé télécommandéGestion consommationStatistiques moteurDiagnostique…

Jusqu’à 200 puces

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Qu’est-ce qui a rendu cette invasion possible?

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● La réduction des dimensions des composants (transistors)● Augmentation du nombre de composants sur une seule puce de silicium

● Réduction dramatique du coût par composant● Augmentation des performances● Réduction de la consommation● Augmentation de la fonctionnalité

Source: Intel Corporation.

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De quelles dimensions parlent-on?

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Virus influenza

Source: horiba

High-K, Metal-GateTransistor

35 nmSiGe SiGe

Source: Intel Corporation

Cellule Mémoire SRAMà 6 transistors

0.346 µm2

Source: IEDM 2007

Source: Benjamin Cummings

Bien plus petit qu’unglobule rouge

~3 à 4 mm

100’000 fois plus petit!

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La loi de Moore

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Gordon MooreCo-fondateur de Intel

Le nombre de transistors sur une puce de silicium

(microprocesseurs) double tous les deux ans

Source: Intel Corporation.

10’000’000

1’000’000

100’000

10’000

1’000

100

10

1

0.11970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

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Si les transistors était des personnes…

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1970: 2’300 personnes grande salle de concert1990: 134’000 personnes grand stade2000: 32 million de personnes population de la ville de Tokyo2014: 1.3 milliard de personnes population de la Chine, mais…

…concentrée dans une salle de concert!!! Source: Intel Corporation.

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Réduction des dimensions

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Source: Intel Corporation.

40nm

35nm

100

10

1

0.1

19600.1

1970 1980 1990 2000 2010 2020

Taille des motifs minimaux (microns)

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Evolution du rapport puissance de calcul / prix

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http://en.wikipedia.org/wiki/File:PPTMooresLawai.jpg

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Evolution de l’industrie microélectronique

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Vitesse :1950 : 1 000 IPS2010 : 4 000 000 000 IPSEfficacité énergétique :1950 : 5 J/instr2010 : 0,000 000 000 1 J/instr

Vitesse :1830 : 45 km/h1930 : 200 km/h2010 : 570 km/h

Vitesse :1910 : 100 km/h1950 : 2 500 km/h2010 : 3 500 km/h

Vitesse :1900 : 45 km/h1975 : 170 km/hEfficacité énergétique :1975 : 15 L/100km2010 : 5 L/100km

x 12

x 35

x 4

x 3

x 4 000 000

x 5 000 000 000

Inauguration Microcity

Chaque etape est une révolution technologique

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Strained Silicon

High-k Metal Gate

Tri-Gate

90 nm 65 nm 45 nm 32 nm 22 nm

2003 2005 2007 2009 2011

M. Bohr, Intel Corporation, IFD 2012.Slide 13

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La guerre des transistors

© C. Enz | 2014Alerte à l’invasion de puces ! |

Illustration: Emily Cooper

UTB-SOIUltrathin Body

Silicon-on-Insulator

FinFETBulk MOSFET

http://spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/transistor-warsSlide 14

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Croissance de la taille des wafers…

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Sept. 16, 2013IBM and TowerJazz will partner India’s Jaiprakash Associates to build a $5.5 billion fab near New Delhi.Feb. 18, 2011Intel Corporation today announced plans to invest more than $5 billion to build a new chip manufacturing facility at its site in Chandler, Ariz.

…et du prix des fabriques

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Conclusion

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● Les puces envahissent notre monde!● Cette invasion a été possible grâce à la loi de Moore● Augmentation phénoménale du nombre de transistor sur une seule puce

de silicium● Réduction de la taille des transistors jusqu’à quelques dizaines de

nanomètres● Explosion des investissements pour construire les fabriques de

semiconducteur moderne (plusieurs milliard)● Où est-ce que cette évolution va s’arrêter?

Inauguration Microcity

Plus de 10 ans dans les radios basses consommation

Copyright CSEM | 9 May, 2012 | CSEM Scientific Board Meeting | C. Enz | Slide 17

CSEM – Pioneer in low-energy radios ICs and SoCs● 2001: 1st gen. WiseNET 433MHz radio in 0.5µm● 2005: 2nd gen. WiseNET SoC 433/868 MHz in 180nm● 2009: icycom DSP+RF SoC 868/900 MHz in 180nm● 2011: 2.4 GHz BT-Smart radio in 90nm● 2011: 2.4 GHz MEMS-based radio in 65nm

65nm

1st gen. WiseNET Radio 0.5µm (2001)

2nd gen. WiseNET SoC 180nm (2005)

icycom SoC 180nm (2009)ATLAS 2.4 GHz 90nm (2011)WiserBAN 2.4GHz 65nm (2011)

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WBAN Require ULP Miniaturized Sensor Nodes

© C. Enz | 2014EPFL Integrated Circuits Lab (ICLAB) – A Brief Overview |

● Wireless body area networks (WBAN) for health monitoring, connecting wearable devices and as smart user interface

● The nodes feature sensing, processing, storing and wireless communication

● They are usually battery powered or use remote powering

● They require ultralow-power (ULP) and miniaturized wireless sensor nodes

● Combination of CMOS system-on-chip (SoC), RF and LF MEMS in a system-in-package (SiP) to achieve a 2.4 GHz, <mW-level, <20 mm3 node

battery powered nodes

remote powered nodes Courtesy CSEM

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Inauguration Microcity EPFL Integrated Circuits Lab (ICLAB) – A Brief Overview |

The WiseSkin Project – Concept

© C. Enz | 2014

● Emphasis on development of High-Density Wireless Sensor Network capable of providing the sense of touch to the patient

● A lot of technical chalenges and innovations● Scalable, adaptable WSN, stretchable power distribution system, flexibile anetnna,

miniature, soft MEMS sensor, sensor interfaces, real-time response, latency etc.

Provide a natural sense of touch to patients

CSEM BERNEPFL

EPFL

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Inauguration Microcity Alerte à l’invasion de puces ! | Ultra-low Power 2.4 GHz MEMS-based Radio (RFIC 2012)

Merci pour votre attention !

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Inauguration Microcity Alerte à l’invasion de puces ! | © C. Enz | 2014 Slide 21

P. Ruch, et al., IBM J. Res. & Dev., Vol. 55, No. 5, Paper 15, Sept.-Oct. 2011.