Description
Date depot: 2 avril 2019
Titre: Bruit d'alimentations et signaux parasites intrinsèques dans les circuits imprimés à forte densité et forte puissance, impact sur l'intégrité du signal des circuits mixtes ultra-rapides
Directeur de thèse:
Sylvain FERUGLIO (LIP6)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
Les circuits imprimés utilisés pour le calcul haute performance contiennent plusieurs modules et composants, dont des alimentations et des processeurs associés à des réseaux de liens séries ultra-rapides (SERDES). Les générations actuelles fonctionnent de 8Gb/s (pour des liens PCI-e de 3ième génération), à 25Gb/s pour les liens rapides utilisés pour l’interconnexion de plusieurs nœuds de calcul (100Gb ethernet, BXI, …). Dans un futur proche, des débits de 56 Gb/s à 112 Gb/s sont attendus sur de multiples liens séries d’une même puce.La miniaturisation des composants rend les cartes électroniques de plus en plus denses et induit un rapprochement des composants les uns des autres. Les liens rapides entre composants subissent ainsi des perturbations plus importantes, causées notamment par leurs alimentations, les circuits avoisinants et l’environnement de la carte.Parmi toutes ces sources de perturbation, les interférences électromagnétiques émanant des alimentations sont les plus critiques. Celles-ci dépendent avant tout de la qualité de l’alimentation, qui peut se révéler plus ou moins bruyante (selon ses caractéristiques, son circuit de filtrage et de découplage associé), mais aussi de son mode de fonctionnement et de la puissance qu’elle fournit.Les processeurs, quant à eux, fonctionnent avec de fortes puissances avec des tensions d’environ 1 V et donc des courants forts de l’ordre de 100 à 200 A. Les conséquences sont des échauffements localisés, malgré un système de refroidissement global, et des variations de tensions (dues aux chutes ohmiques et aux inductances parasites de distribution), phénomènes qu’il est indispensable de maîtriser pour assurer le bon fonctionnement du système dans la globalité.La diaphonie perçue par les liens rapides est aussi un problème majeur. Généralement causée par le placement-routage mal adapté des lignes « sensibles » par rapport à d’autres pistes qui rayonnent, elle induit des nœuds bruyants et des retours de courants dans les plans d’alimentation qui forment des sources supplémentaires de perturbations néfastes à ces signaux ultra-rapides.Dans ce contexte, l’objectif de la thèse proposée est d’étudier l’impact du bruit lié aux alimentations à fortes puissances sur l’intégrité des signaux ultra-rapides dans ces cartes à haute densité, telles que celles réalisées par Atos, dans le cadre du développement de supercalculateurs, et d’évaluer les moyens de limiter leurs effets sur le bon fonctionnement du système envisagé.
Doctorant.e: Sahel Faten