Thèse de doctorat sur les Métallisations avancées pour les régulateurs de tension intégrés en calcul haute performance.

Contrat : Temps plein/contrat de durée déterminée de trois (3) ans.

Superviseur :

Dr Mohamed Lamine Faycal BELLAREDJ, professeur adjoint,
Département de génie électrique, Université de Moncton (campus de Moncton)        
 

Contexte et motivation :

En raison de leurs besoins de calcul extrêmes, où les charges de travail imposent des variations rapides et significatives de la consommation d'énergie, les plateformes de calcul haute performance (HPC) de nouvelle génération utilisées dans les applications d'apprentissage automatique, de big data et d'intelligence artificielle (IA) (CPU, GPU, accélérateurs d'IA, etc.) nécessitent une puissance élevée et des réseaux de distribution d'énergie (PDN) optimisés pour améliorer l'efficacité en puissance et préserver son intégrité. Les régulateurs de tension intégrés (IVRs) avec composants passifs intégrés peuvent jouer un rôle clé au sein du PDN pour améliorer l'efficacité énergétique et les performances des systèmes HPC. Qu'ils soient intégrés dans un boîtier ou sur puce, les IVRs assurent une régulation de tension au plus près de la charge, permettant ainsi une miniaturisation et une modularité, tout en réduisant les pertes résistives dues à des interconnexions PDN plus courtes, et en permettant des boucles de gestion d'énergie plus rapides, avec une meilleure intégrité et économie de puissance. En minimisant les pertes de puissance et en simplifiant la conception des circuits, les IVRs contribuent à une meilleure gestion thermique et donc à une meilleure efficacité globale du système [1-2].

Les performances et la fiabilité des IVRs dépendent notamment de la qualité des métallisations utilisées pour assurer les interconnexions électriques, la dissipation thermique et l'intégration des différents composants.

Cette thèse vise à étudier et développer des métallisations avancées destinées aux régulateurs de tension intégrés en combinant deux axes complémentaires :

• Le développement de nouvelles technologies de couches de redistribution (RDL) sur substrats organiques afin d'obtenir des interconnexions en cuivre ultrafines, à faible coût et adaptées aux architectures avancées de type Systemin-Package (SiP) et à l'intégration hétérogène.
• L’étude de l'effet du microtexturage contrôlé de la surface arrière du silicium sur les propriétés morphologiques et électriques de métallisations BSM à base d'argent utilisées dans les circuits d’électronique de puissance avancés.

Objectifs :

-Fabrication et caractérisation d'interconnexions en cuivre présentant des largeurs et des espacements inférieurs à 5 µm.

-Amélioration de l'adhésion et de la stabilité mécanique des lignes de cuivre ultrafines sur substrats organiques, et évaluation de la fiabilité des interconnexions fabriquées.

-Fabrication et caractérisation de surfaces de silicium microstructurées présentant différents niveaux de rugosité contrôlée.

-Dépôt et caractérisation de métallisations arrière à base d'argent sur des surfaces de silicium microstructurées présentant différents niveaux de rugosité contrôlée.

-Analyse morphologique et électrique des différentes couches métalliques et des interfaces.

-Identification des paramètres de surface optimaux pour l'amélioration de la fiabilité des métallisations arrière destinées à l'électronique de puissance.

Profil du candidat :

-Maîtrise ou Master en génie électrique, physique, science des matériaux.

-Expérience en packaging et intégration électronique, microélectronique, micro/nanofabrication en salle blanche, micro/nanosystèmes, fabrication additive, matériaux et dispositifs.         
-Expérience avec les outils de simulation numérique et les outils de calculs : Ansys, HFSS, COMSOL, Matlab etc.

-Fort intérêt pour la recherche multidisciplinaire, avec le désir d'innover et de poursuivre des travaux de recherche avancés.

-Esprit analytique, avec de bonnes compétences interpersonnelles et organisationnelles

-Solides compétences en rédaction technique et en communication.

Financement

Poste financé pour trois ans avec un salaire annuel brute de 18000 $ CA, auquel s’ajoute une bourse doctorale de l’université de Moncton qui équivaut aux droits de scolarité au taux canadien pour les trois premières années du programme.

Date d’embauche

Dès que possible (idéalement janvier 2027). Seuls les candidat(e)s retenu(e)s seront contacté(e)s

Laboratoire d'accueil

Le laboratoire d'accueil sera le laboratoire de packaging et d'intégration avancés du département de génie électrique de l'université de Moncton (campus de Moncton).

Bibliographie

[1] M. L. F. Bellaredj, et al, “Ultra-Fine Pitch Interconnects using a Novel Lift-off based Process of Thick Copper Films on Organic Substrate for Advanced Packaging”, The 46th International Spring Seminar on Electronics Technology, 2023, DOI: 10.1109/ISSE57496.2023.10168492

[2] M. L. F. Bellaredj and G. Miskovic, “Analysis and modeling of controlled silicon substrate roughness for silver-based backside metallization in power electronics packaging”, IEEE 33rd Conference on Electrical Performance of Electronic Packaging and Systems (EPEPS), 2024, DOI: 10.1109/EPEPS61853.2024.10754302

[3] G. Miskovic and M. L. F. Bellaredj, “Effect of silicon substrate roughness on silver-based backside metallization for power electronics packaging”, The 46th International Spring Seminar on Electronics Technology, 2023, DOI: 10.1109/ISSE57496.2023.10168377

L'Université de Moncton est une université francophone du Nouveau-Brunswick, au Canada, avec des campus à Moncton, Edmundston et Shippagan. C'est la plus grande université francophone hors Québec. Elle offre un large éventail de programmes dans diverses disciplines, ainsi qu'une vie étudiante dynamique, caractérisée par un mélange d'activités académiques, sociales et sportives. L'université est reconnue pour son fort sentiment d'appartenance, favorisé par de nombreuses associations étudiantes, son accès gratuit aux installations sportives et l'ambiance animée de son campus. Moncton offre un milieu de vie accueillant et abordable, alliant commodités urbaines et rythme de vie décontracté, ce qui en fait un lieu attrayant pour les étudiants. Pour plus d'informations, veuillez consulter le site https://www.umoncton.ca .

-Maîtrise ou Master en génie électrique, physique, science des matériaux.

-Expérience en packaging et intégration électronique, microélectronique, micro/nanofabrication en salle blanche, micro/nanosystèmes, fabrication additive, matériaux et dispositifs.         
-Expérience avec les outils de simulation numérique et les outils de calculs : Ansys, HFSS, COMSOL, Matlab etc.

-Fort intérêt pour la recherche multidisciplinaire, avec le désir d'innover et de poursuivre des travaux de recherche avancés.

-Esprit analytique, avec de bonnes compétences interpersonnelles et organisationnelles

-Solides compétences en rédaction technique et en communication.