Thèse Estimation de la Consommation Énergétique des Systèmes-Sur-Puce Multi-Chiplets Intégrant des Processeurs par le Biais de Modèles de Simulation à Haut Niveau d'Abstraction H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : MSTII - Mathématiques, Sciences et technologies de l'information, Informatique Laboratoire de recherche : Techniques de l'Informatique et de la Microélectronique pour l'Architecture des systèmes intégrés Direction de la thèse : César FUGUET-TORTOLERO ORCID 0000000306562023 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-20T23:59:59 La loi de Moore, pilier de l'innovation en microélectronique, atteint ses limites physiques, poussant l'industrie vers des architectures modulaires basées sur les chiplets. Ces systèmes, intégrant des puces hétérogènes via des technologies 2.5D/3D, offrent une flexibilité accrue et un meilleur rendement de fabrication, mais introduisent des défis critiques en gestion énergétique et thermique. Contrairement aux systèmes monolithiques, leur complexité nécessite des outils de conception capables d'estimer finement la consommation et la dissipation thermique dès les phases amont, tout en respectant les contraintes de propriété intellectuelle des fournisseurs.
Les méthodes actuelles d'estimation, comme les simulations au niveau netlist (représentation au niveau des portes logiques d'un circuit), sont trop lentes pour des applications réelles et incompatibles avec la modularité des chiplets (accès limité aux netlists complètes). Il devient donc essentiel de développer des modèles à haut niveau d'abstraction qui :
- Préservent la confidentialité des fournisseurs,
- Accélèrent les simulations par rapport aux approches RTL/netlist,
- Intègrent des mécanismes d'estimation énergétique et thermique pour des architectures hétérogènes.
Ce projet vise à :
- étendre le simulateur gem5 (standard académique/industriel pour les SoC) pour modéliser les particularités des systèmes multi-chiplets, incluant l'intégration de modèles énergétiques et thermiques paramétrables, ainsi que des interfaces standardisées pour faciliter l'interopérabilité entre chiplets de fournisseurs différents ;
- définir le niveau de détail optimal des modèles pour concilier précision et la vitesse de simulation ;
- proposer des mécanismes de synchronisation pour combiner les données issues de modèles hétérogènes. Cette thèse s'intéressera donc à la problématique de la modélisation d'architectures de systèmes sur puce intégrant des processeurs à haut niveau d'abstraction, et plus spécifiquement à celle des systèmes multi-chiplets. Pour ce faire, l'étudiant ou l'étudiante pourra s'appuyer sur des simulateurs tels que gem5, qui permettent de modéliser des SoCs intégrant des processeurs, et les étendre afin de modéliser les particularités des systèmes multi-chiplets. Ensuite, il ou elle pourra y ajouter des informations permettant d'estimer la consommation énergétique lors de l'exécution des applications. - étendre le simulateur gem5 (standard académique/industriel pour les SoC) pour modéliser les particularités des systèmes multi-chiplets, incluant l'intégration de modèles énergétiques et thermiques paramétrables, ainsi que des interfaces standardisées pour faciliter l'interopérabilité entre chiplets de fournisseurs différents ;
- définir le niveau de détail optimal des modèles pour concilier précision et la vitesse de simulation ;
- proposer des mécanismes de synchronisation pour combiner les données issues de modèles hétérogènes.

Diplôme niveau M2
Connaissances en architecture de processeurs et bases d'électronique
Connaissances en programmation avec le langage C++ et Python

• Python
• C++
• Programmation