JRE’2016 Stratégie du GIP-CNFM face Toulouse aux besoins ...

O. Bonnaud, JRE, Toulouse, 11 Octobre 2016 1/45

Stratégie du GIP-CNFM face aux besoins techniques et en

ressources humaines

GIP-CNFM - Minatec - Grenoble

JRE’2016Toulouse

le 11 Octobre 2016

Olivier Bonnaud Directeur Général du GIP-CNFM


Introduction

Le monde de la microélectronique et nanoélectronique est enévolution permanent depuis plus de 50 ans avec une variation qui s’estavérée exponentielle à plusieurs titres.

Pour répondre aux besoins sociétaux de nouveaux objets sont nés dela microélectronique : les objets communicants.

Le GIP-CNFM, organisation en réseau de pôles interuniversitairespilotant des plateformes techniques couteuses permet de mutualiserces moyens pour la formation initiale et continue.

Cette évolution nécessite une adaptation permanente de la formationqu’elle soit initiale (étudiants) ou continue (diplômés et activitéprofessionnelle) avec des moyens adaptés.


Introduction

Le GIP-CNFM doit avoir une stratégie qui tient compte de l’évolution :- technique et technologique fabuleuse,- de l’apprentissage des connaissances et du savoir-faire des

personnels des entreprises et des centres de recherche etdéveloppement

Le GIP-CNFM coordonne l’action des pôles en liaison avec lespartenaires industriels dans l’objectif de former des ingénieurs,masters et docteurs performants avec des compétences et du savoir-faire dans les domaines concernés.

Le GIP-CNFM a pour principal mission d’assurer la qualité de laformation dans le domaine de la microélectronique et desnanotechnologies au niveau français

Le GIP-CNFM organise la formation continue.


Introduction

Evolution de la Micro-Nanoélectronique

Nouvelles techniques et objets communicants

Evolution pédagogique : nécessité de pratique

Rôle du réseau national GIP-CNFM

Actions innovantes : IDEFI-FINMINA

Conclusion

Plan


Introduction






Conclusion

Plan


• La loi de Moore prévoit une diminution exponentielle de la taille destransistors en fonction du temps.

• La réduction des dimensions minimales contrôlées technologiquementa permis en premier lieu une plus forte intégration grâce à uneamélioration constante des procédés et techniques de fabricationdevenus de plus en plus complexes.

• Ces procédés ont ensuite permis notamment au niveau de l’assemblagela diversification des systèmes qui s’inscrit dans l’évolution intitulée“More than Moore”.

• Ceci aboutit actuellement à un croissance de la complexité :- en combinant plusieurs technologies,- en jouant sur l’assemblage au niveau des puces et entre puces,- en concevant des composants élémentaires et des circuits

tridimensionnels.


Historique de l’évolution


Loi de Moore et nouvelle Loi « More than Moore »

Bell Labs, 1947

>108Å



Au-delà de la loi de Moore

Flash memories: stacked dies

2012

2015

MemFlash3D_48dies



• La combinaison de diverses technologies a facilité l'émergence denouvelles fonctions intégrées autour de dispositifs spécifiques tels que :

- MEMS , NEMS , BioMEMS , OMEMS ,- technologies CMOS,- technologies organiques,- électronique grande surface.

• Les nouvelles technologies génériques ont été développées etindustrialisées telles que :

- la mécatronique,- l’optoélectronique,- la bioélectronique,- les systèmes sur puce,- l’électronique embarquée,- l’électronique flexible.

Nouvelles technologies génériques



Prévision d’évolution des systèmes(Roadmap)



oxyde enterré

grille

source

drain

aileron de silicium

diélectrique

substrat

Shark fin!

substrat

canal n

grille

n+n+SiO2

drainsourcesubstrat

oxyde enterré

Technologie CMOS adoptée par Intel pour les générations de 22nm à 7nm

Technologie BiCMOS adoptée par ST pour les générations de 22nm à 7nm

zone désertée

n+

Transistor FinFETFDSOI-MOSFET

Technologies en industrialisation



SiliconNanowire

Au

• Nouvelles technologie pour les futurs systèmes : transistor planairehyper fréquence, fusible nanométrique, nanofils, circuit intégré sursubstrat souple, micro-bobine intégrée, MEMS

Technologies en développement



• Importance de la microélectronique dans l’activité mondiale.• Effet levier sur l’ensemble des grands domaines porteurs

Effet du domaine sur l’économie mondiale


Rap

port

de

20

Fournisseurs – services, santé, environnementtransport, énergie, agriculture, sécurité

Manufactures – productionAutom., Aéronautique, Défense

Systèmes électroniques équipement

Composants

6300B US$

700B US$

320B US$

Applications

Chiffre d’Affaire

Electronique

Microélectroniquenanotechnologies

1600B US$

Activité mondiale


Introduction






Conclusion

Plan


• Les objets connectés et intelligents, habituellement dénommés “smartsystems” constituent le fer de lance de la technologie du futur appliquée àde nombreux domaines de la vie économique et sociale.

• Tous les grands défis sociétaux sont concernés au niveau des applications


Systèmes communicants : l’avenir de la microélectronique


• Différents modules constituant les objets communicantsPrincipe des objets communicants


EmissionSignal

processing

DisplaysAlarms

Monitoring

Sensors Reception

Actuators

Emission

Reception

GSM, WifiBluetooth

Zigbee3G-4G,

TNT

Remote componentCommunicationsComponent on site

DisplaysAlarms

Controls

EnergyHarvesting

Circuit STMicroelectronics GPS-GSM


• Les objets connectés et intelligents, habituellement dénommés « smart »

Systèmes communicants : l’avenir de la microélectronique



• Exemple d’applications à l’automobile : différents domaines couvertspar les objets communicants

Objets communicants dans le domaine des transports

Réseaux de communicationsCapteurs Traitement des

données



• Evolution actuelle des systèmes :- lab -on-chip, Systems-on-Chip ou SOC,- capteurs et actionneurs intelligents,- micro-dispositifs récupérateurs d’énergie,- dispositifs commandés à distance,- dispositifs programmés via Internet,- communications entre machines.

• Emergence d'objets communicants intelligents impliquant lescommunications sans fil :- Bluetooth,- Zigbee, GSM, 4G,- nuage (« cloud »),- transmissions infrarouges et hertziennes, RFID, radar, etc.

Objets communicants dans les dispositifs



• Les nouveaux défis techniques sont :- intégration à grande échelle de la microélectronique ("More Moore"),- microsystèmes intégrés hétérogènes ("More than Moore"),- capteurs de haute sensibilité et à ultra-faible puissance ,- amélioration des techniques de "récolte" d'énergie (solaires, éoliennes,thermiques, mécaniques et électromagnétiques),- amélioration des circuits de traitement du signal : nouvelles architecturesde circuits et nouveaux concepts (circuits asynchrones, logique floue, etc.),- traitement de signaux pour l'intégrité du signal,- sécurité des données assurant la confidentialité de la communication,- interface homme-machine permettant la vision (écrans plats, appareilsélectroniques flexibles), le son (microphones, casques) et le toucher,- la fiabilité des systèmes en ambiance sévère (température, pression,contraintes mécaniques, médias humide ou sec, solutions aqueuses ouchimiques, etc.).

Nouveaux défis



• La formation dans ce domaine des objets connectés doit inclure :- la conception de circuits,- la conception de systèmes,- la réalisation physique en salle blanche pour des composants simples,- la fabrication réalisée dans le cadre du CMP (Circuit Multi-Projets), pourdes circuits complexes.

Nouveaux défis



Introduction






Conclusion

Plan


Le développement énorme et incroyable de technologies associées àl'informatique et à la forte amélioration du stockage de la communication etdes données, permet :

- la production d'outils numériques qui peuvent être consacrés àl'apprentissage,

- l'accès à une grande partie de la population mondiale,- la création de cours en ligne que peut être conçu et accessible sur

Internet.Depuis le début de années 2000, de nombreux outils de e-learning peuventêtre utilisés en ligne, grâce à internet.Si au début des années 2000, le débit de communication était très faible, denos jours l'amélioration des systèmes de communication permet de travailleren ligne avec des animations et des vidéos dans des conditions relativementbonnes.

Nouveaux outils : le numérique



Les MOOCs peut contenir du texte, des graphiques et courbes, des images,des animations, des vidéos et des simulations.



simulations

animations

textes

graphiques vidéosimages

Contenu d’un MOOC


De nombreux cours théoriques sont aujourd'hui disponibles sur les sitesWeb. Ils sont inclus dans :- Cours Massive Open Online (MOOC),- Cours d'entreprise ouverte en ligne (COOC),- Petits Cours en ligne ouverts (SOOC),- Petits Cours prive en ligne SPOC (SPOC).

Avec ces outils, une nouvelle stratégie pédagogique doit être développée.Approche théorique principalement donnée par le MOOC, mais en génieélectrique, le savoir-faire, indispensable est apporté par la pratique.Les nouvelles activités doivent être développées, permettant :- l'approfondissement des connaissances théoriques,- plus d’activité pratique.




Introduction






Conclusion

Plan


12 Pôles interuniversitairesCNFM

Syndicat ACSIEL AllianceElectronique et FIEEC

7 salles blanches

Services Nationaux du CNFM :mise à disposition de logiciels,testeur industriel, plateformesde prototypage et de sécuriténumérique

Fonctionnement en réseauavec mutualisation des outils,des plateformes et des moyensopérationnels

Le réseau national CNFM

Services nationaux de CAO

Centres & salles blanchesCentres

Siège du CNFM



12 pôles interuniversitaires

89 filières de formation(Universités et Écoles)

150 membres d’ACSIELAlliance Electronique

100.000 emplois directs etindirects en 2016

8 Mds € de CA

60 laboratoires de recherche

12 625 étudiants en formationinitiale

437 stagiaires en formationcontinue

60 laboratoires de recherche

939 doctorants et chercheurs



Thématiques centrales des 12pôles du GIP-CNFM :spécialités en lien avec lesactivités de recherche localeset la présence d’industriels dudomaine.



Environnement des pôles avecles structures de recherche,recherche & développement,les réseaux de recherche etformation, et les équipementset plateformes dédiées.

Légende : séquence des structures

Pôle de CompétitivitéIDEXISITELABEXIDEFIIRTRTB (Renatech)Autres (Equipex, Services)



Rôle du GIP CNFM

Laboratoires de recherche

CMP

Etablissements de formation -

plateformes

GIP-CNFMSN

Education Entreprises Recherche

RTB

ACSIELFIEECAPIE

Activités socio-économiques

Ecosystèmes techniques, technologiques et de formation


Technologies

H2020

Indicateurs de performance

CAO et test

Technologies de base

FPGATechnologies innovantes

Internationalisation

Pluri-disciplinarité

Objetscommuniquants

& intelligents

CAO de base

Test industriel Sécurité numérique

Stratégie nationale et européenne

Objectifsde la

formation

SNR MinistèresDGESIP

FIEECACSIEL APIE

Actions des pôles du GIP-CNFM

Stratégie de formation du GIP-CNFM


Stratégie du GIP CNFM



Activités du réseau en formation initiale, recherche et formation continue

797.144 heures x formés14.001 formés


Salle blanche CCMO/DMM-IETR



Introduction






Conclusion

Plan


IDEFI-FINMINA : Formation Innovantes enMicroélectronique et Nanotechnologies

Initiative D’Excellence en Formation Innovante



Innovation permanente : des travaux pratiques innovants

En technologie

En conception

En caractérisation

Pour les lycéens



Gate

Gate

SourceDrain

(b)D S

G

(c)

Polysilicium

Substrat de verreSource

Drain

Grille

(a)

Capteur magnétique

Capteur chimiqueet biologique

Capteur de pression

émission

Traitement du signal

AffichageAlarme

Commande

Capteursréception

Actionneurs

émission

réception

WifiBluetooth

Zigbee3G-4G

AffichageAlarme

Contrôle



émission


AffichageAlarme

Commande

Capteurs réception

Actionneurs

émission

réception

WifiBluetooth

Zigbee3G-4G

AffichageAlarme

Contrôle

Actionneur en technologie silicium

Actionneur thermique

MEMS silicium



émissionTraitement du signal

AffichageAlarme

Commande

Capteurs réception

Actionneurs

émission

réception

WifiBluetooth

Zigbee3G-4G

AffichageAlarme

Contrôle

Traitement du signal – systèmeembarqué

Afficheur à diodes électroluminescentesorganiques

Afficheur sur substrat flexible



émission


AffichageAlarme

Commande

Capteurs réceptionActionneurs

émission

réception

WifiBluetooth

Zigbee3G-4G

AffichageAlarme

Contrôle

Antenne flexible sur substrat souple

Signaux HF

Antenne HF



émission


AffichageAlarme

Commande

Capteurs réception

Actionneurs

émission

réception

WifiBluetooth

Zigbee3G-4G

AffichageAlarme

Contrôle

Pilotage d’un drone

Contrôle d’énergie


Banc de sécurité numérique


• Bilan des action innovantes en formation du GIP-CNFM.• Les activités innovantes s’intègrent dans les besoins des objets

communicants



Introduction






Conclusion

Plan


Conclusion

Le GIP-CNFM œuvre pour l’industrie du futur

Évolution continue et fulgurante de la technologie depuis plus de 40 ans

Développement d’un nouvelle famille de composants, de circuits et desystèmes : les objets connectés

Nécessité de réduction des dimensions, de nouvelles architectures, et decombinaison de concepts différents (hétérogénéité de l’approche)

La formation doit répondre à ces défis technologiques par uneadaptation permanente en formation initiale et en formation continue

Le GIP-CNFM en liaison étroite avec les entreprises et la recherche sefonde sur l’innovation pour répondre à ces défis

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