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Deleruyelle, Damien (1977-....).

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Works: 28 works in 32 publications in 2 languages and 45 library holdings
Roles: Other, Opponent, Thesis advisor, Author
Publication Timeline
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Most widely held works by Damien Deleruyelle
Caractérisation électrique et optimisation technologique des mémoires résistives Conductive Bridge Memory (CBRAM) afin d'optimiser la performance, la vitesse et la fiabilité by Marinela Barci( )

1 edition published in 2016 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La technologie Flash arrive à ses limites de miniaturisation. Ainsi, la nécessité de nouvelles technologies mémoire augmente. Les candidats au remplacement des mémoires Flash sont les technologies non volatiles émergentes comme les mémoires à pont conducteur (CBRAM), résistives à base d'oxyde (RRAM), mémoires magnétiques (MRAM) et mémoires à changement de phase (PCRAM). En particulier, les mémoires CBRAM sont basées sur structure simple métal-isolant-métal (MIM) et présentent plusieurs avantages par rapport aux autres technologies. La CBRAM est non volatile, à savoir qu'elle garde l'information lorsque l'alimentation est coupée, ses dimensions peuvent être réduites jusqu'à nœud 10 nm, elle peut facilement être intégrée dans le Back-End d'une intégration CMOS, enfin, elle a une vitesse de fonctionnement élevée à basse tension et un faible coût de fabrication. Néanmoins, les spécifications pour l'industrialisation des CBRAM sont très strictes. Dans cette thèse, nous analysons deux générations de technologie CBRAM, chacune adressant un marché d'application spécifique. La première partie de la thèse est consacrée à l'étude électrique des structures à base de cuivre et de GdOX, qui présentent comme avantages une conservation des données très stable et une bonne résistance lors de la soudure des puces, et un bon comportement de l'endurance. Cette technologie adresse principalement les applications à haute température telle que l'automobile. Pour répondre aux spécifications, un oxyde métallique dopé ainsi que des bicouches sont intégrés pour réduire la tension de formation de la mémoire et augmenter la fenêtre de programmation. Les performances en endurance sont améliorées. La deuxième partie est dédiée à une nouvelle technologie de CBRAM, avec un empilement de type MIM. Dans ce cas, nous avons démontré des temps de commutation très rapides de 20ns à basses tensions (2V), combinés avec une endurance satisfaisante et une bonne rétention des données. Cette technologie semble être compatible avec les applications Internet des objets (IOT). En résumé, au cours de ce doctorat, l'objectif principal était d'étudier la fiabilité des dispositifs embarqués CBRAM en termes d'écriture des données, endurance et la conservation de l'information. Une méthodologie de test spécifique a été développée, afin d'évaluer les performances des technologies étudiées. Des modèles physiques ont été mis au point pour expliquer et analyser les résultats expérimentaux. Sur la base des résultats obtenus, nous démontrons que la technologie de CBRAM est très prometteuse pour les futures applications de mémoires non volatiles
Etude et développement de diélectriques avancés pour des transistors imprimés low-voltage by Alexandre Gaitis( )

1 edition published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This thesis discusses the study of high permittivity dielectrics and their implementation in the organics transistors structure in order to reduce their operating voltage while maintaining their compatibility with solution/ printing processes.The first part of this work focusses on the theory of organic semiconductors and transistors. It will also discuss the various approaches proposed in the literature to reduce operating voltage in such devices.It will then discuss the study of the dielectric properties of materials derived from the PVDF (polyvinylidene fluoride). The evolution of the relaxor-ferroelectric behavior exhibited by these polymers will be monitored versus the chemical composition, frequency, bias and temperature.After an in-depth characterization of the high-k dielectric in a capacitor structure, we will evaluate its impact on the transistors characteristic and compare the performance of this new devices to a reference transistor. These observation will be compared to the study of the dielectric in Chapter 2 in order to gain insight on the physical origin of these new behavior.Finally, we will study and compare the reliability of the low-voltage and reference transistor with the help of electrical stress
Nouvelle génération de dispositifs hyperfréquences passifs reconfigurables électroniquement basés sur la technologie de commutation CBRAM non volatile by Jayakrishnan Methapettyparambu purushothama( )

1 edition published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This thesis presents new generation of electronically reconfigurable solid-state passive microwave devices based on 'Conductive Bridging Random Access Memory / Metal - Insulator - Metal' (CBRAM/MIM) switching technology. The work focuses on overcoming the main drawback of fully passive (that doesn't need any energy to operate) microwave devices, which is electronic-reconfigurability. Indeed, on conventional microwaves devices, this functionality relies on the use of bulky switching devices requiring a large power, to be operated, and to maintain an impedance state (PIN, MEMS and similar). We propose a technique to make possible to reconfigure passive devices without the requirement of constant power supply (Non-Volatility) to maintain an impedance state. This profound feature distinguishes the CBRAM/MIM switches from classic RF switches as indicated above. Here we present two techniques to design and develop fully passive non-volatile and potentially printable CBRAM/MIM switches integrated into a microwave circuit using simple fabrication steps, on rigid as well as flexible substrates. In particular without using any 'Clean Room' technology and with process steps compatible for mass production.The proof of concept of this technique is presented through experimental realization of a solid state CPW shunt mode RF switch on classic FR-4 and paper substrates. Equivalent electrical models and their advantages in reducing the electromagnetic simulation budget are also demonstrated affirmatively. Then we show the integration of these switches for the development of rewritable chipless RFID tags. These tags are similar to an optical barcode, but with enhanced functionality of electronic re-writeablity, and out of optical line of sight readability. Analysis of possible data encoding strategies and equivalent circuit modelling, for aiding simplified real time application design is also presented herewith. In addition we also demonstrate the application, and advantage of integration of this switching technique in devices like reconfigurable antennas, filters and SPDT switches. These devices could be used for low power stand-alone devices, ranging from low-cost sensors, to IoT and 5G applications. In this research we present our efforts to democratize this switching technology till these electronically-reconfigurable solid-state passive microwave devices could be printed using a common house-hold printer with metallic and ion-conductor inks, at an economically efficient budget
Matériaux sans plomb micro structurés pour la récupération d'énergie by Baba Wague( )

2 editions published in 2018 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Avec le développement des circuits intégrés à très faible consommation d'énergie, la nécessité de réduire les coûts d'exploitation des dispositifs électroniques embarqués et l'utilisation des piles usagées constituant une menace pour l'environnement, le concept de récupération d'énergie a acquis un nouvel intérêt. La récupération d'énergie couvre le piégeage de nombreuses sources d'énergie ambiantes perdues et leur conversion en énergie électrique. Une large gamme de dispositifs de récupération d'énergie des vibrations mécaniques a été développée. Une configuration commune consiste en un système de masse-ressort avec un matériau piézoélectrique en parallèle avec le ressort pour convertir une partie de l'énergie mécanique pendant les oscillations en énergie électrique. Jusqu'à présent, le matériau le plus utilisé pour la récupération d'énergie piézoélectrique est le titano-zirconate de plomb (PbZr1-xTixO3) (PZT). Le PZT est le matériau de référence pour les applications microsystème électromécanique-MEMS (MechanoElectroMechanicalSystems) dans le domaine de la récupération d'énergie. Les matériaux piézoélectriques à base de plomb tels que le PZT et niobate-titanate de plomb-magnésium (PMN-PT) offrent des facteurs de couplage piézoélectriques supérieurs à ceux d'autres matériaux. Cependant, malgré ses excellentes propriétés électriques (diélectriques, ferroélectriques et piézoélectriques), le PZT et d'autres matériaux à base de plomb devraient bientôt être remplacés par des composés sans plomb, à cause des problèmes environnementaux. Notre travail vise à développer des matériaux sans plomb de haute performance pour la récupération d'énergie par vibration mécanique. Nous nous sommes intéressés à la fabrication et la caractérisation des dispositifs MEMS pour la récupération d'énergie en utilisant les matériaux piézoélectriques sans plomb tels que le nitrure d'aluminium (AIN), le titanate de baryum BaTiO3 (BTO) et la ferrite de bismuth BiFeO3 (BFO). Les matériaux piézoélectriques PZT (utilisé comme référence à cause ses coefficients piézoélectriques élevés), BTO, BFO et AIN ont été déposés en utilisant des méthodes de dépôt telles que la pulvérisation cathodique et le dépôt sol-gel, conduisant à des films minces à grande échelle, homogènes et de haute densité, avec une épaisseur contrôlée avec précision. Le dépôt de films de 300 nm d'épaisseur par pulvérisation cathodique ou par Sol-Gel a été réalisé sur du substrat de SrTiO3 (STO) recouvert d'une électrode inférieure de SrRuO3 (SRO), qui est le substrat de référence pour les oxydes fonctionnels (PZT, BTO et BFO), et sur un substrat de silicium recouvert de platine, qui est le modèle industriel classique. Quels que soient les matériaux piézoélectriques, nous avons obtenu des films épitaxiés sur substrat de STO et texturés sur substrat de silicium. Des mesures structurales, électriques et piézoélectriques sur les films de BTO, AIN et PZT montrent qu'ils ont de bonnes propriétés physiques en accord avec la littérature
Etude des mécanismes de commutation de résistance dans des dispositifs Métal (Ag) / Isolant (HfO2) / Métal, application aux mémoires résistives à pont conducteur (CBRAMs) by Mohamed Saadi( )

1 edition published in 2017 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Actuellement, l'étude et le développement d'oxydes à commutation de résistance pour des dispositifs mémoires (Resistive RAM, ou ReRAM) constituent un domaine d'activité intense sur le plan international. Les ReRAMs sont des structures MIM (Métal-Isolant-Métal) dont la résistance peut être modulée par l'application d'une tension. A ce jour, les mécanismes qui régissent la transition de résistance dans les dispositfs ReRAM sont toujours l'objet de débats. Le travail développé dans cette thèse représente une contribution au développement des mémoires ReRAM à base de HfO2. Nous nous intéressons plus particulièrement aux ReRAMs « à pont conducteur » (Conducting Bridge RAM, ou CBRAM) pour lesquelles la transition de résistance est provoquée par la diffusion du métal d'anode. Nous cherchons à améliorer la compréhension des phénomènes qui contrôlent le passage d'un état isolant à un état conducteur. Dans ce cadre, notre travail se focalise sur l'influence des métaux d'électrodes. Le rôle de l'anode et de la cathode sont précisés. Un modèle qualitatif est présenté permettant d'expliquer la commutation de résistance. Nous discutons également des mécanismes de conduction dans l'état de faible résistance. Enfin, l'impact de la structure de l'oxyde est étudié
Conception et Fabrication hybride 3D monolithique de relais NEMS co-integrés CMOS by Giulia Usai( )

1 edition published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This manuscript focuses on Nano-Electro-Mechanical (NEM) relays with electrostatic actuation for advanced logic and memory applications. The use of Nano-Electro-Mechanical relays was recently proposed for digital logic circuits in order to overcome the fundamental energy-efficiency limitations that mainstream CMOS technology is currently facing. The cumulated benefits of essentially Zero Off-State current and ultimately abrupt DC switching characteristics enable alleviating the power-performance trade-off as the supply voltage VDD is reduced. Additionally, for some particular switch designs (e.g. free of dielectric layers), an increased resistance to ionizing radiations is also anticipated, making such components valuable for defense or aerospace applications.However, NEM relays have intrinsic limitations in terms of integration density, endurance and operation frequency. Therefore, rather than considering them as technology that could replace MOSFETs, we adopt an intermediate approach that consists in using NEM relays as a complement to CMOS circuits (e.g.: buffers, non-volatile elements for SRAM and CAM), which can be fabricated in a 3D co-integration scheme. This approach mitigates the area penalty issue.The thesis explores the strength and the weakness of NEMS relays and identifies applications for which hybrid NEMS/CMOS circuits are potentially interesting.This work includes the manufacturing of prototype devices designed to be proof of concept for the identified applications. At first, NV NEM relays design and dimensioning through modelling and simulations was performed. Then NV NEM/CMOS circuits were validated trough simulations. This was followed by the tapeout and the process integration of monolithically co-integrated NEMS above CMOS. After wafer processing the devices were electrically characterized.This all-inclusive works allows identifying some crucial challenges that NEMS relays still have to face
Modélisation, simulation et caractérisation électrique de cellule mémoire DRAM 1T : A2RAM by Francois Tcheme wakam( )

1 edition published in 2019 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

With the growing of IOTs we need specific embedded memory which will be easily implemented in IOTs applications. This memory has to respect specific requirements; like: simple operation mode, high density, low power consumption, low cost. One memory which can fill all these requirements is the DRAM. The DRAM has been proposed for the first time in 1968 in its traditional architecture called 1T/1C-DRAM; but the main problem with this architecture is its low density of integration due to the limite on the scalability of the capacitor. That is why one has introduced new architectures of DRAM with no capacitor: we call them 1T-DRAM. Here the transistor is used to store and read the information. In the literature we can find many 1T-DRAM architectures, but the purpose of this thesis is to study the A2RAM, in order to see if it can be used as an embedded DRAM
Intégration et caractérisation électrique d'éléments de mémorisation à commutation de résistance de type back-end à base d'oxydes métalliques. by Sauveur Tirano( Book )

2 editions published in 2013 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This work is focused on the electrical characterization and physical modeling of emerging OxRRAM memories (Oxide Resistive Random Access Memory) integrating nickel or hafnium oxide. After reaching maturity, this memory concept is likely to replace the Flash technology which is still a standard in the CMOS industry. The main advantages of resistive memories technology is their good compatibility with CMOS processes, a small number of manufacturing steps, a high integration density and their attractive performances in terms of memory operation. The first objective of this thesis is to provide enough informations allowing to orientate the elaboration process of the active nickel oxide layer (thermal oxidation, reactive sputtering) then to compare the performances of the fabricated cells with devices featuring a hafnium oxide layer. The second objective is to understand the physical mechanisms responsible of the device resistance change. A physical model is proposed allowing to apprehend SET and RESET phenomenon in memory devices, subject which is still widely debated in the scientific community. The third objective of this thesis is to evaluate electrical parasitic phenomenon observed in 1R-type memory elements (resistive element without addressing device), in particular the parasitic capacitance appearing during cell programming (writing operation)
Caractérisation électrique et modélisation de la dynamique de commutation résistive dans des mémoires OxRAM à base de HfO2 by Clément Nguyen( )

1 edition published in 2018 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Oxyde-based resistive memories OxRAM are a technology of emergent non-volatile memory, as phase-change memories (PCRAM) or magnetoresistive memories (MRAM). In the beginning OxRAM were very studied in order to compete with Flash memories, whose mechanism relies on the storage of electrical charges in a flotting gate. However, with the arising of 3D-NAND technology, it seems very difficult for OxRAM to reach the same storage capacities as Flash memories. But their impressive operating speed, far higher than NAND's, and their cost far lower than DRAM's, allow them to operate at the border of these two technologies, in a category called « Storage Class Memory ». Furthermore, the integration of OxRAM in the Back-End-Of-Line, just above CMOS circuits, makes this technology very attractive. On the other hand, OxRAM are known to have a very strong variability, which represents the main obstacle to their expansion.In this thesis, the dynamics of the resistive switching of hafnium oxyde based OxRAM has been investigated, with a desire to focus on very short times, as they are one of the main assets of this technology. To do so, our work first focuses on an experimental aspect, with electrical characterization. We were able to watch, with a dynamical monitoring, the resistive switching of the memories, at the scale of the dozen of nanoseconds, for writing and erasing operations, thanks to an entirely dedicated set-up. Then, the impacts that the time reduction, and the lowering of the voltage and current, can have on the reliability of OxRAM, were analysed, with variability measurements. The second part of this work concerns modelisation, with the elaboration of a physics-based, semi-analytical model, in order to understand the switching mechanisms. After the comparison of the results obtained by our model with the experimental ones, our model has been applied to statistical measurements. Electrical tests on OxRAM arrays have been performed, and fitted by the model. Finally, the low frequency noise (RTN) in OxRAM has been studied, as it stands as one of the main factors of degradation of OxRAM reliability. Ideas to improve the robustness of OxRAM against RTN are suggested
Impression et recuits sélectifs d'encres métalliques sur papier - Optimisation des propriétés électriques de boucles RFID-HF en vue d'une production industrielle by Victor Thenot( )

1 edition published in 2017 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This work examines the potential of a very smooth paper for the mass production of printed RFID-RF tags. Characterizations on Powercoat HD paper demonstrate high temperature tolerance and very low roughness. It thus represents a serious alternative to the use of polymeric films (PET, PEN, PI, etc.), enabling the electrical performance of metallic conductive inks to be fully developed.Two industrial printing processes have been considered, flexography and screen printing, and their use were discussed for the printing of low-cost electronic devices. Moreover, the electrical performances of commercial silver based inks are studied according to the size of their particles. Indeed, the use of metal particles at the nanometric scale can facilitate the activation of the atomic diffusion mechanisms, thus improving the physical contact between the particles and promoting electrical conduction. In parallel, microparticles inks are cheaper and their conditions of use less restrictive. In any case, the coalescence of the metal particles after printing cannot be initiated without a thermal sintering treatment.Sintering is usually carried out in an oven or hot air tunnel, the temperature must therefore remain below the tolerance of the substrate. This leads to limited electrical performances for long process duration of several minutes. In order to take into account the industrial constraints of large-scale production and to achieve the best electrical performance in a short time, one of the main explored research areas is the deployment of emerging near-infrared (NIR) and intense pulsed light (IPL) photonic technologies. These latter are based on the absorption of light energy by the ink film thus causing rapid heating. The important absorption differential between the inks and the substrate allows high heating selectivity which makes it possible to limit the degradation of the substrate while the ink temperatures may be greater than 300 ° C. For each sintering process, the influence of the various parameters on the final electrical performance has been studied by setting up an in-situ resistance monitoring, allowing sampling frequency up to 250 kHz.Finally, RFID-HF loops were printed, sintered under previously optimized conditions and then characterized. An estimate of the production costs was carried out in order to distinguish the contributions related to the ink, the substrate and the silicon chip. The obtained results demonstrate the potential of Powercoat HD paper, coupled with flexographic roll-to-roll printing and near-infrared technology, enabling the large-scale production of RFID-HF tags at a material cost of the order of 5 euros cents
Etude de dispositifs MTJ (Multiple Tunnel Junctions) et intégration de matériaux high-K pour les mémoires flash à haute densité d'intégration by Damien Deleruyelle( Book )

2 editions published in 2004 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Les mémoires Flash ont connu un succès commercial exemplaire au cours de ces dix dernières années. Les raisons de ce succès sont attribuables en grande partie à l'essor de nouveaux produits tels que les téléphones portables, les appareils photos numériques ou les périphériques de stockage de masse. Les densités d'intégration de ces dispositifs sont actuellement plusieurs Gigabits alors qu'ils n'excédaient pas la centaine de Mégabits au milieu des années 90. Cependant, des obstacles technologiques majeurs à la réduction des dimensions de ces mémoires, liés principalement à la difficulté de réduire l'épaisseur des diélectriques fonctionnels de ces dispositifs, sont attendus aux alentours des années 2005-2007. Ceux-ci poussent de nombreux industriels et laboratoires de recherche à explorer différentes voies permettant de prolonger la durée de vie de ces dispositifs au delà du noeud technologique 65nm. Dans ce contexte, ce travail de thèse présente plusieurs solutions technologiques qui peuvent être envisagées afin de poursuivre la réduction des dimensions des mémoires non-volatiles. En premier lieu, nous avons focalisé notre attention sur une architecture mémoire innovante, la mémoire à jonctions tunnel multiples (ou Multiple tunnel Junctions - MTJ) dont le principe repose sur l'utilisation du blocage de Coulomb dans les nanocristaux de silicium. Après avoir effectué une étude théorique de ce phénomène appliquée à ces dispositifs, nous présentons les résultats électriques obtenus sur ces mémoires ainsi qu'une première optimisation de leurs performances. Certains résultats ayant été obtenus sur des cellules décananométriques, nous avons pu également observer et quantifier l'impact de phénomènes mono-électroniques sur les performances de ces dispositifs. La dernière partie de ce travail est consacrée aux matériaux high-K qui ont été étudiés en vue d'une utilisation dans les architectures classiques de mémoires non-volatiles. Nous présentons une étude consacrée à l'utilisation de l'alumine ou de l'oxyde d'hafnium en remplacement du nitrure dans les diélectriques de type "interpoly". Nous nous sommes intéressés au piégeage dans ces empilements ainsi qu'aux courants de fuite auxquels nous nous sommes efforcés d'apporter une interprétation physique. Nous terminons cette étude, consacrée aux diélectriques high-K, par une étude théorique visant à évaluer le bénéfice obtenu par l'utilisation de diélectriques à gap et à constante diélectrique modulés, constitués par l'empilement de différents matériaux high-K utilisés en tant que diélectrique tunnel des mémoires Flash. Nous verrons que ce type de structure pourrait permettre l'élaboration de dispositifs mémoire aux performances accrues en terme de temps d'écriture et temps de rétention
Study and development of resistive memories for flexible electronic applications by Prabir Mahato( )

2 editions published in 2020 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The advent of flexible electronics has brought about rapid research towards sensors, bio implantable and wearable devices for assessment of diseases such as epilepsy, Parkinson's and heart attacks. Memory devices are major component in any electronic circuits, only secondary to transistors, therefore many research efforts are devoted to the development of flexible memory devices. Conductive Bridge Random Access Memories (CBRAMs) based on creation/dissolution of a metallic filament within a solid electrolyte are of great research interest because of their simple Metal Insulator Metal architecture, low-voltage capabilities, and compatibility with flexible substrates. In this work, instead of a conventional metallic oxide or a chalcogenide layer, a biocompatible polymer - Polyethylene Oxide (PEO) - is employed as the solid electrolyte layer using water as solvent. Memory devices, consisting in Ag/PEO/Pt tri-layer stacks, were fabricated on both silicon and flexible substrates using a heterogeneous process combining physical vapour deposition and spin coating. To aim this, a systematic study on the effect of solution concentration and deposition speed on the PEO thickness is presented. SEM/EDX and AFM measurements were then conducted on devoted “nano-gap” planar structures and have revealed the formation of metallic Ag precipitates together with morphological changes of the polymer layer after resistance switching. The performance of the resistive memory devices is then assessed on silicon and flexible substrates. In particular programming voltage statistics, OFF/ON resistance ratio, endurance cycles and retention tests are performed and the effect of current compliance is analysed. The conduction mechanism in the HRS/LRS is studied on the Ag/PEO/Pt and Pt/PEO/Pt reference devices. Finally, the electrical characterization of devices on flexible substrate is performed under mechanical stress, showing promising results. Polymer-based CBRAM devices are therefore suggested as potential candidates for sustainable development of flexible memory devices
Etude de la fiabilité de mémoires PCRAM : analyse et optimisation de la stabilité des états programmés by Sarra Souiki-Figuigui( )

1 edition published in 2015 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Nowadays, new technologies are rising steadily and forming an integral part in the daily lives of everyone. They take advantage of the development of electronic systems for which the complexity requires the use of memory devices more and more efficient and with large storage capacities. Because of some performance degradation, the scaling of Flash technology who was so far predominant in the non-volatile memories market, is today reaching its limits. As a result, different emerging resistive memories are being developed. Among them, the phase-change memory technology PCRAM is very attractive because of its non-volatility, scalability, as well as reduced cost compared to standard Flash. Nevertheless, to compete with other technologies and to address the embedded applications market, PCRAM still face some challenges, such as decreasing the programming current densities, increasing the programming speed and increasing the thermal stability of the two memory states. For that purpose, different solutions have been tried in the literature, including using new device architectures and optimized phase-change materials. In this work, we are interested in investigating the failure mechanisms that affect thermal and temporal stability of phase change memories, in particular the retention of the RESET state and the stability of the programmed states disturbed by the drift phenomenon. The development of alternative materials using an optimized stoichiometry or incorporating doping allows us to achieve high electrical performance devices and to reach the required retention properties of embedded applications and particularly the automotive one. Moreover, thanks to the development of a new pre-coding procedure, these devices allow to keep stable the preprogrammed data on the memory chip during the soldering step of the latter on the electronic circuit. They represent a promising solution for Smart-Card applications. Finally, we have proposed an optimized programming procedure which enables to reduce the drift effect of the resistance of the SET state observed for optimized materials. This drift phenomenon was investigated by using low frequency noise measurements. Therefore, we have shown that this effect is due to the structural relaxation of amorphous parts in the active material. Besides, we highlighted for the first time the major influence of interface defects on the low-frequency noise of this state
Implémentation de PCM (Process Compact Models) pour l'étude et l'amélioration de la variabilité des technologies CMOS FDSOI avancées by Yvan Denis( )

1 edition published in 2016 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Récemment, la course à la miniaturisation a vue sa progression ralentir à cause des défis technologiques qu'elle implique. Parmi ces obstacles, on trouve l'impact croissant de la variabilité local et process émanant de la complexité croissante du processus de fabrication et de la miniaturisation, en plus de la difficulté à réduire la longueur du canal. Afin de relever ces défis, de nouvelles architectures, très différentes de celle traditionnelle (bulk), ont été proposées. Cependant ces nouvelles architectures demandent plus d'efforts pour être industrialisées. L'augmentation de la complexité et du temps de développement requièrent de plus gros investissements financier. De fait il existe un besoin réel d'améliorer le développement et l'optimisation des dispositifs. Ce travail donne quelques pistes dans le but d'atteindre ces objectifs. L'idée, pour répondre au problème, est de réduire le nombre d'essai nécessaire pour trouver le processus de fabrication optimal. Le processus optimal est celui qui conduit à un dispositif dont les performances et leur dispersion atteignent les objectifs prédéfinis. L'idée développée dans cette thèse est de combiner l'outil TCAD et les modèles compacts dans le but de construire et calibrer ce que l'on appelle un PCM (Process Compact Model). Un PCM est un modèle analytique qui établit les liens entre les paramètres process et électriques du MOSFET. Il tire à la fois les bénéfices de la TCAD (puisqu'il relie directement les paramètres process aux paramètres électriques) et du modèle compact (puisque le modèle est analytique et donc rapide à calculer). Un PCM suffisamment prédictif et robuste peut être utilisé pour optimiser les performances et la variabilité globale du transistor grâce à un algorithme d'optimisation approprié. Cette approche est différente des méthodes de développement classiques qui font largement appel à l'expertise scientifique et à des essais successifs dans le but d'améliorer le dispositif. En effet cette approche apporte un cadre mathématique déterministe et robuste au problème.Le concept a été développé, testé et appliqué aux transistors 28 et 14 nm FD-SOI ainsi qu'aux simulations TCAD. Les résultats sont exposés ainsi que les recommandations nécessaires pour implémenter la technique à échelle industrielle. Certaines perspectives et applications sont de même suggérées
Etude de mémoire non-volatile hybride CBRAM OXRAM pour faible consommation et forte fiabilité by Cécile Nail( )

1 edition published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

À mesure que les technologies de l'information (IT) continuent de croître, les dispositifs mémoires doivent évoluer pour répondre aux exigences du marché informatique. De nos jours, de nouvelles technologies émergent et entrent sur le marché. La mémoire Resistive Random Access Memory (RRAM) fait partie de ces dispositifs émergents et offre de grands avantages en termes de consommation d'énergie, de performances, de densité et la possibilité d'être intégrés en back-end. Cependant, pour être compétitif, certains problèmes doivent encore être surmontés en particulier en ce qui concerne la variabilité, la fiabilité et la stabilité thermique de la technologie. Leur place sur le marché des mémoires est encore indéfinie. En outre, comme le principe de fonctionnement des RRAM dépend des matériaux utilisés et doit être observé à la résolution nanométrique, la compréhension du mécanisme de commutation est encore difficile. Cette thèse propose une analyse du principe de fonctionnement microscopique des CBRAM à base d'oxyde basé sur des résultats de caractérisation électrique et de simulation atomistique. Une interdépendance entre les performances électriques des RRAM et certains paramètres matériaux est étudiée, indiquant de nouveaux paramètres à prendre en compte pour atteindre les spécifications d'une application donnée
Étude des mécanismes de vieillissement et impact sur les performances dans les mémoires Flash NOR 40nm by Giulio Torrente( )

1 edition published in 2017 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La technologie Flash représente aujourd'hui la mémoire non-volatile de référence dans plusieurs applications électroniques. Néanmoins, le « scaling » des cellules Flash conventionnelles fait aujourd'hui face à plusieurs limitations et un effort d'optimisation accru est nécessaire pour atteindre de meilleures performances, notamment en terme de fiabilité (rétention de données et tenue en endurance). La rétention de l'information stockée a ainsi fait l'objet de nombreuses études dans la littérature, aboutissant à une bonne compréhension et une modélisation précise des phénomènes de Stress Induced Leakage Current (SILC). En revanche, une description précise et microscopique des mécanismes de dégradation de cellules Flash en cours d'endurance Programmation/Effacement (P/E) reste manquante. Notamment dans le cas des technologies Flash de type NOR, dont la nature 2D des mécanismes de dégradation complexifie l'analyse, la compréhension et la modélisation de la perte de performances en cours d'endurance.Cette thèse se propose d'investiguer le vieillissement en endurance de la technologie embarquée NOR Flash 40nm produite à STMicroelectronics. Grâce à un ensemble de caractérisations électriques et de simulations TCAD spécifiquement développées, la thèse fourni une compréhension physique des différents mécanismes de vieillissement impliqués durant l'endurance. En particulier, les rôles respectifs des opérations de Programmation (par porteurs chauds) et d'Effacement (par injection Fowler-Nordheim) sont soulignés et leur impact sur les caractéristiques des cellules mémoires établis. Enfin, grâce à la description microscopique et exhaustive précédemment établie, un modèle physique reproduisant la dégradation de la cellule pendant l'endurance est proposé. L'application de ce modèle permet de définir des conditions de programmation optimales conduisant en une amélioration de la durée de vie des cellules NOR Flash considérées
Etude des cellules mémoires résistives RRAM à base de HfO2 par caractérisation électrique et simulations atomistiques by Boubacar Traoré( )

1 edition published in 2015 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La mémoire NAND Flash représente une part importante dans le marché des circuits intégrés et a bénéficié de la traditionnelle miniaturisation de l'industrie des sémiconducteurs lui permettant un niveau d'intégration élevé. Toutefois, cette miniaturisation semble poser des sérieux problèmes au-delà du noeud 22 nm. Dans un souci de dépasser cette limite, des solutions mémoires alternatives sont proposées parmi lesquelles la mémoire résistive (RRAM) se pose comme un sérieux candidat pour le remplacement de NAND Flash. Ainsi, dans cette thèse nous essayons de répondre à des nombreuses questions ouvertes sur les dispositifs RRAM à base d'oxyde d'hafnium (HfO2) en particulier en adressant le manque de compréhension physique détaillée sur leur fonctionnement et leur fiabilité. L'impact de la réduction de taille des RRAM, le rôle des électrodes et le processus de formation et de diffusion des défauts sont étudiés. L'impact de l'alliage/dopage de HfO2 avec d'autres matériaux pour l'optimisation des RRAM est aussi abordé. Enfin, notre étude tente de donner quelques réponses sur la formation du filament conducteur, sa stabilité et sa possible composition
Development and characterization of innovative nonvolatile OxRAM memory cells compatible with advanced nodes by Marios Dimitrios Barlas( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Transition Metal Oxide ReRAM is a class of non-volatile memory technologies where the switching between memory states is enabled by the reversible breakdown of the oxide by means of the creation and dissolution of a percolation path (filament). The main advantages of the technology lie in the scalability of the memory cell -mainly owed to the sub 10nm dimension of the filament, its low power consumption (< 300 pJ/ switch) and material compatibility to advanced CMOS. Nevertheless, there are two major roadblocks that have prevented so far the implementation of ReRAM in large arrays: first, the requirement for an initial breakdown happening voltages significantly higher than the operating voltage range and second, the intrinsic and extrinsic variability components arising from material interaction to its environment as well as the fundamental stochastic nature of percolative conduction. This work, is focused on HfO2 based ReRAM technology. In the first part, we investigate different dopants to engineer the conductive properties of HfO2 by combining a first-principles approach and in-depth material characterization techniques. In the second part, the proposed HfSiOx alloy is integrated in the BEOL of a 130nm process and the impact of the integration of the switching zone in forming, switching, error rate evolution and data retention is investigated. In the last part, a HfO2 based integration in the early MOL of an advanced FDSOI 300mm CMOS process is demonstrated investigating standard HfO2 ReRAM performances and limitations
Analyse de fiabilité de circuits logiques et de mémoire basés sur dispositif spintronique by You Wang( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Spin transfer torque magnetic tunnel junction (STT-MTJ) has been considered as a promising candidate for next generation of non-volatile memories and logic circuits, because it provides a perfect solution to overcome the bottleneck of increasing static power caused by CMOS technology scaling. However, its commercialization is limited by the poor reliability, which deteriorates severely with device scaling down. This thesis focuses on the reliability investigation of MTJ based non-volatile circuits. Firstly, a compact model of MTJ including main reliability issues is proposed and validated by the comparison with experimental data. Based on this accurate model, the reliability of typical circuits is analyzed and reliability optimization methodology is proposed. Finally, the stochastic switching behavior is utilized in some new designs of conventional applications
Modélisation multi-échelles des mémoires de type résistives (ReRAM) by Silvana Raquel Guitarra( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Un modèle de commutation de mémoires résistives (ReRAM) est présenté. Celui-ci est basé sur deux hypothèses : (1) la commutation résistive est causée par des changements qui se produisent dans la zone étroite (région active) du filament conducteur sous l'influence du champ électrique et (2) la commutation résistive est un processus stochastique, donc régi par une probabilité. La région active est représentée par un réseau de connexions verticales, chacune composée de trois éléments électriques : deux d'entre eux sont de faible résistance tandis que le troisième agit comme un disjoncteur et peut être soit de résistance faible (LR) ou élevée (HR). Dans ce modèle, le changement d'état du disjoncteur est régi par une probabilité de commutation (Ps) qui est comparée à un nombre aléatoire « p ». Ps dépend de la chute de tension le long du disjoncteur et de la tension de seuil, V_{set} ou V_{reset}, pour définir les processus de « set » (HR à LR) et « reset » (LR à HR). Deux mécanismes de conduction ont été envisagés : ohmique pour un état LR et pour un état de résistance élevée l'effet tunnel facilité par un piège (TAT). Le modèle a été implémenté avec le langage de programmation Python et fonctionne avec une bibliothèque C externe qui optimise les calculs et le temps de traitement. Les résultats de la simulation ont été validés avec succès en les comparant avec des courbes courant-tension (IV) mesurées sur dispositifs ReRAM réels dont l'oxyde était fait de HfO₂ et pour neuf aires différentes. La flexibilité et la facilité de mise en œuvre de ce modèle de commutation résistive en font un outil puissant pour l'étude des ReRAM
 
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