Les composants microélectroniques reprogrammables que sont les FPGAs sont très largement utilisés
pour les applications embarquées. Cette technologie offre de plus en plus d’avantages compétitifs par
rapport aux ASICs traditionnels. La flexibilité et la facilité d’utilisation des FPGA permettent de grandement
réduire les coûts de fabrication des systémiers tout en permettant de réduire les temps de développement.
Par nature, la technologie FPGA est indépendante d’une application donnée, contrairement à l’ASIC. Cette
versatilité intrinsèque permet donc d’envisager une filière capable de répondre à moindre coûts aux
besoins de nombreuses applications critiques. D’autre part, les erreurs transitoires causées par les
radiations se produiront également de plus en plus souvent pendant l’exécution, et la variabilité des
processus empêchera de prédire les performances des puces (par exemple la fréquence, la puissance
consommée) sans une caractérisation automatique au moment de l’exécution. C’est dans ce contexte que
la société NanoXplore, l’INRIA et l’ONERA se sont associés pour mener à bien l’étude des performances
du processeur RISC-V implémenté sur FPGA en environnement radiatif.
Le département du DPHY à l’ONERA développe depuis 2007 la plateforme MUSCA SEP3 dédiée à la
modélisation multiphysique des effets des radiations (Single Event Effects) dans les technologies
numériques. Elle repose sur une approche multiphysique, c’est-à-dire une modélisation séquentielle des
différentes échelles et physiques conduisant à l’apparition d’un SEE. Cette plateforme est capable de
modéliser les particules présentes dans les environnements spatiaux (ion lourd, proton, électron) et
atmosphériques (neutron, proton, muon), et son périmètre d’application s’étend aux process planar bulk,
FinFET et FDSOI, pour des niveaux d’intégration allant jusqu’à 7 nm. Les courants transitoires issus des
modélisations physiques peuvent être directement couplés avec une plateforme d’injection au niveau
circuit (développée à l’ONERA et nommée TERRIFIC), et compatible avec l’outil commercial CADENCE.
Il en découle un diagnostic de l’effet au niveau de la sortie du circuit, tout en permettant une analyse des
chronogrammes internes.
L’objet du projet post-doctoral est d’identifier les éléments et blocs fonctionnels de ce processeur de type
RISC-V dont la fiabilité est la plus critique vis-à-vis des radiations. Cette analyse permettra de proposer
des recommandations afin de rendre le design plus tolérant aux fautes.
Pour mener à bien ce projet de 18 mois, vous vous appuierez sur l’expertise de l’ONERA et les outils de
simulation mentionnés, en étroite collaboration avec la société NanoXplore qui développe le FPGA durci
NG Large sur lequel le processeur RISC-V sera implémenté.