Outils CAO pour Microsystèmes

ISBN 2-913329-77-2With the rapid development of MicroElectroMechanical Systems “MEMS” and to reduce their high prototyping costs, there is a rising need for Computer Aided Design “CAD” tools which are able to handle the MEMS devices during their different steps of design and fabrication. A common approach to MEMS CAD tools is to make use of integrated circuits CAD tools by adding specific enhancements for MEMS designs.The aim of this thesis is to define a modeling and simulation methodology for MEMS which covers the different abstraction levels. We started our study by comparing the design flow of microelectronics and MEMS, then we developed a new methodology to handle MEMS layout. This methodology covers the generation of complex MEMS design shapes (especially Non-Manhattan), and the adjustment of the design rule checking “DRC” algorithms to be able to handle these complex shapes. A synthesis and optimization methodology is presented. Through this methodology we are developing a MEMS description language and discussing different optimization algorithms. Finally we are presenting a methodology to establish an environment for the global modeling and simulation of systems on chip “SoC” embedding MEMS devices. In this environment a multi-language/multi-engine approach is used at high-level design description. This methodology is proved through an optical switch co-simulation.On peut définir les microsystèmes ou les systèmes micro–électromécaniques comme des systèmes de petites dimensions (plus petites qu'un centimètre cube) et qui accomplissent des fonctions de précision. Les microsystèmes se composent de capteurs pour acquérir les informations du monde extérieur, d'une partie électronique pour le traitement de données et d'actionneurs qui réagissent avec le monde extérieur. Le coût élevé de développement d'un microsystème est dû en grande partie à la complexité du flot de conception faisant intervenir une multitude d'outils CAO spécifiques ou adaptés aux microsystèmes. Le but de cette thèse est de développer une méthodologie de modélisation et de simulation de microsystèmes en se basant sur les outils CAO microélectronique existants. Cette méthodologie comprend les différents niveaux d'abstraction des microsystèmes. Pour transposer les techniques de simulation et modélisation du domaine microélectronique aux microsystèmes, il a fallu faire tout d'abord une étude comparative entre les deux flots de conception. Nous avons ensuite développé des techniques pour gérer la complexité des dessins du masque de microsystèmes. Ces techniques couvrent la génération des motifs uniformes au niveau de layout, ainsi que l'adaptation des algorithmes de vérification de règles de dessin aux formes complexes microsystèmes. Une étude sur une méthodologie de synthèse et d'optimisation pour microsystèmes est présentée où un langage hybride de description de microsystèmes est illustré et différents algorithmes d'optimisation sont discutés. Finalement un environnement de simulation globale de SoC est défini où un composant microsystème « commutateur optique » est simulé avec son environnement électronique