Modélisation, Conception Système d'Architectures Hétérogènes pour les Applications Embarquées: Eléments d'amélioration de l'efficacité énergétique des systèmes sur puce de silicium

Next level of energy efficiency is an essential concern in the evolution of semiconductor technologies sincethe widespread development of distributed, nomad and embedded systems. The best example is that ofmobile phones the last twenty years but consumer electronics perspectives (IoT, 5G, HPC, ArtificialIntelligence, Robotics, automotive engineering) reinforce the need for further power consumption control.The research carried out for this habilitation defense addresses this question by investigating tools andmethodologies for digital system design focusing on energy constraints and embedded technologies. Inparticular, all the investigations developed over the last fifteen years are part of ambitious collaborativeprojects with representative industrial partners (Intel, Thales, STMicroelectronics, etc.) on different aspectsof energy concerns. Despite the difficulty faced today to proceed with a fundamental study on the long runin a global context of applied research (collaborative projects funded for 3 or 4 years with objectives highlydriven by industrial R&D), it is a deliberate approach aimed at setting the short-term views of projectproposals in a broader scientific horizon which has made it possible to identify and develop original ideason more fundamental questions. These elements of improvement have led to propose a methodologycentered on energy efficiency reflecting a concept of integrated design methodology with case studiesreporting significant improvements on concrete demonstrators.Les enjeux d’une meilleure efficacité énergétique sont un moteur essentiel de l’évolution des technologiessemi-conducteur depuis la popularisation des systèmes répartis, nomades et embarqués. L’exemple le plusparlant est celui des téléphones portables ces vingt dernières années et les perspectives technologiques(IoT, 5G, HPC, intelligence artificielle, Robotique, ingénierie automobile) renforcent encore plus la nécessitéde la maîtrise de la consommation d’énergie. Les travaux de recherche qui ont conduit à cette HDRabordent cette question par l’étude d’outils et de méthodes de conception des systèmes numériques en sefocalisant sur les contraintes énergétiques et les technologies embarquées. En particulier, les rechercheseffectuées ces quinze dernières années interviennent toutes au sein de projets collaboratifs ambitieux avecdes industriels représentatifs du domaine (Intel, Thales, STMicroelectronics, etc.) sur les aspectsénergétiques. Malgré les difficultés à poursuivre aujourd’hui une étude fondamentale sur la durée dans uncontexte global de recherche appliquée (projets collaboratifs financés à trois ou quatre ans sur des enjeuxfortement influencés par la R&D industrielle), c’est une démarche délibérée visant à intégrer lesperspectives à court terme des appels d’offre dans un horizon scientifique plus large qui a permisd’identifier et d’approfondir des idées originales sur des aspects plus fondamentaux. Ces élémentsd’amélioration ont conduit à envisager une méthodologie centrée sur l’efficacité énergétique qui reflète unconcept de conception intégrée avec des études de cas montrant des améliorations significatives sur desdémonstrateurs concrets