Groupe Electronique, Instrumentation, On-line contextes et évolutions ex « le futur du service électronique » Rémi Cornat, pour l’équipe Je vous fait part.

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1 Groupe Electronique, Instrumentation, On-line contextes et évolutions ex « le futur du service électronique » Rémi Cornat, pour l’équipe Je vous fait part de mon regret de ne pas être parmi vous pour cet événement. Je remercie Thierry d’avoir bien voulu me remplacer au « pied levé » ainsi que les membres présents du groupe que j’invite à prendre la parole au besoin. Rémi

2 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT2 Un groupe ? Des compétences Des métiers Des engagements Des aspirations Evolution des compétences Gestion des activités Relations humaines

3 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT3 Des competences, des métiers, des engagements Numérique Analogique Détection Traitement du signal Automatique Contrôle-Commande Acquisition Transmission Circuit Intégrés Technologie Alimentations Mesures Simulation numérique Modélisation Gestion de projet Enseignement Numérique Analogique Détection Traitement du signal Automatique Contrôle-Commande Acquisition Transmission Circuit Intégrés Technologie Alimentations Mesures Simulation numérique Modélisation Gestion de projet Enseignement R&D Architecte Technologue « Chercheur » Vérification Conception Développeur Intégrateur Coordinateur R&D Architecte Technologue « Chercheur » Vérification Conception Développeur Intégrateur Coordinateur Projets Scientifiques CMS, LC, CALIIMAX CTA, HARPO, GALOP GIM Plateformes Banc cosmique Banc laser Banc instrumentation P2IO / Captinnov Réseaux CNRS, IN2P3, P2IO Enseignement Projets Scientifiques CMS, LC, CALIIMAX CTA, HARPO, GALOP GIM Plateformes Banc cosmique Banc laser Banc instrumentation P2IO / Captinnov Réseaux CNRS, IN2P3, P2IO Enseignement Quelles activités ? Voir contributions individuelles

4 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT4 Quel role ? Il s’agit avant tout d’une affaire de personnes : Le souhait (la nécessité ?) de partager nos charges au travers d’une culture commune et de progresser ensemble. Le groupe veille à l’adéquation des compétences par rapport aux tâches qui lui sont confiées. Il est moteur dans leur développement et met en œuvre une politique de formation, de veille et de recrutement. Dans un contexte très dynamique d’inflation technologique cela le conduit à agir en tant que groupe, la notion de service pouvant être limitative.

5 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT5 Quelles politiques de recrutement ? 2008 12 permanents Désastre ? 2012 8 permanents = 5 FTE* * Je prends sur moi d’effectuer cette évaluation tenant compte des départs imminents, de charges hors cadre, de mobilité thématique et de formation personnelle. Rémi 1 doctorant 2 apprentis M1/M2 3 stagiaires /an 1 + 2 online ? + 2 électroniciens ? NON. Mais des efforts sont nécessaires. La diversification du recrutement est indispensable pour absorber les départs, laisser une marge à la formation, la prospective et la veille.

6 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT6 Quel environnement ? Nombreuses interactions parfois antinomiques… Réseaux professionnels Réseaux tutelles Réseaux thématiques locaux Réleations universités, écoles, centre de formation LLR IN2P3 CNRS Collaborations Groupes de travail Equipes locales X ANR P2IO …succès collectifs : ANR « instrumentation », plateforme P2IO/captinnov, HDR, work groups de collaborations (CMS, LC),…

7 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT7 Contributions personnelles J’ai demandé aux membre du groupe d’apporter leur contribution personnelle à cette présentation ainsi rendue collective.

8 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT8 Evolution des designs et des méthodes Inflation technologique : Grande carte VME remplacée par petite carte micro-TCA, standard Télécom – Moins de composants mais plus intégrés (opto coupleur), composant générique (FPGA) – Interconnexions basées sur liens séries, bande passante accrues, topologie double étoile, dédiée, etc.. – Technologie de liens séries utilisées partout : fond de panier (xTCA), mémoire (DDRx), inter composant – Composant FPGA à forte intégration 72 liens 13 Gbps + 16 liens 28 Gbps – Carte à forte densité de connexions très rapides, système d’alimentation complexe à bas bruit Méthodes de conception évoluées, mise en œuvre plus difficile – Composants FPGA, documentation abondante (qq. milliers de page) et complexe – Conception d’électronique basée sur l’écriture de code HDL, gestion de version, simulation – Utilisation de blocs IP configurable, plus facile à utiliser mais doivent être impérativement simulés – Développement généralisé d’outils de diagnostique (code HDL) en plus des fonctions à réaliser (code HDL) – Outils logiciels EDA supportant la complexité des composants, utilisation plus complexe – Signaux HF, technologies de fabrication de carte évoluées, nécessite des simulations d’intégrité du signal – SIMULATION le maître mot du designer électronique, représente jusqu’à 50% du temps passé Méthodes de mesures et d’analyses adéquates – Visualisation et analyse de qualité des signaux séries avec oscilloscope de type SDA – Analyse de performance embarquée pour liens séries, mesure effective de BER (Bit Error Rate) – Analyseur logique virtuel embarqué, mémorisation du contexte d’un signal recherché

9 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT9 Electronicien un métier à forte (R)évolution Aujourd’hui on écrit plus qu’on ne dessine de pages de schéma – Un design de 5 pages de schéma peut nécessiter 10000 à 25000 lignes de codes – Les fonctions à réaliser représente 50% du code, le test de ces fonctions 50% supplémentaire – On réutilise du code via les blocs IP (Intellectual property), une sorte de boite noire « Giga bit per Second » et « Pico second » les nouvelles unitées – Les données transitent via des liaisons séries cadencés de 5 Gbps (200 ps/b) à 28 Gbps (36 ps/b) – Les horloges de références des liaisons séries sont de qq. 100 Mhz avec des stabilités de qq. 100 fs – De la qualité des horloges dépends le taux de transmission sans erreur des données sur un lien série – Signaux d’horloge et signaux de transmissions séries sont simulés comme des signaux analogique HF Courants consommés et alimentation à bas bruit, préoccupant à présent – Une carte électronique à base de FPGA nécessite couramment 4 à 6 alimentations distinctes – Les alimentations bas bruit des liaisons séries doivent être dissociées des autres alimentations – Le système d’alimentation peut représenter 30 à 40% de la surface d’une carte électronique – Un FPGA avec qq. dizaine de liens séries consomme qq. dizaine de watt « A distance » une nécessité – Reprogrammation des FPGA à distance, très utile surtout grâce à Internet – Control à distance de plus en plus nécessaire puisque rendu possible par la technologie

10 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT10 Un projet de carte composé de composants programmable et à complexité moyenne L’équipe: Electronique : 1 pers. à 75% et 1 pers. à 25% On-line : 1 pers. à 30% Faisabilité Soumission Routage Etude Fabrication Tests 3 mois 7mois10 mois13 mois17 mois Développement firmware et test bench firmware Souhaits: Simulations exhaustives (cartes,FPGA) => du temps 1 personne sup à 30 – 40 % ? Mutualiser les blocs fonctionnels Montrer “Valoriser” un savoir faire auprés de l’IN2P3 Constat: Ratio durée/FTE car plusieurs étapes à gérér Technologies et outils en constante évolution  temps d’adaptation Etapes de simulation prédominantes (difficulté à mener correctement) La durée de développement augmente fortement : complexité des technologies, vérification accrue

11 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT11 Exemple de réalisation Phases de tests labo. Tests faisceau sur site

12 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT12 Une chaîne d'acquisition modulaire adaptable facilement sur tous vos projets Seuls les blocs de décapsulation sont spécifiques aux formats des projets, les autres sont génériques Partage inter-projet des blocs spécifiques Bibliothèque de blocs à disposition Multi-entrées : tous les formats sont utilisables Ethernet, USB... Multi-sorties Format adapté au projet ou générique LCIO, XML... Grande diversité de diffusion Fichiers (offline) Mémoires partagées (online H. Perf) Sockets TCP (remote online) Subsampling (online à contrainte de temps de calcul) Pyrame : un middleware adaptatif pour la physique

13 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT13 Un système de contrôle / commande modulaire et générique Blocs d'accès bas-niveau génériques Modules de commande Faciles à programmer Langage Python Niveaux d'abstractions en couche Capitalisation des blocs Partage inter-projets Compatible multi-SCADA : OPC-UA, Tango : déjà implémentés XDAQ : en cours Superviseur graphique générique Un produit « Made in LLR », déclinable sur tous vos projets Déjà utilisé par Calice, CTA et CosmicBench Pyrame : un middleware adaptatif pour la physique

14 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT14 Outils numériques Diversité et prédominance des outils numériques et des co-simulations Une exigence accrue en moyens informatique Eléments finisSolveur analogiqueSimulateur événementiel Simulation transactionnelle Simulation physique du semi-conducteur. Simulation C/C++ de systèmes de grandes dimensions (eg. DAQ) Simulation langage dédié (HDL) de dispositif numérique

15 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT15 Un groupe Maintient d’une huitaine de permanents électronique 3 remplacements en 4 ans (2013 inclus), un poste frais (AI) Symbiose avec une équipe On-line Trois personnes 100% remplacées (à confirmer) Au global : ratio FTE/tâche constant, voir en baisse 4 IR (1 HDR, 2 Dr.) + 3 IR (recrutement en cours) + 1 IR demandé 2 IE 2 AI Effectifs en fort rajeunissement Composition, on-line inclus (fin 2013) Rôles Gestion des compétences Stratégie propre : une indispensable distanciation avec les objectifs scientifiques Gestion des demandes Planification, tâches Expression formelle des besoins à réaliser plus en amont avec les groupes scientifiques Effort de formation Potentiels à révéler Fraicheur et dynamisme Dont 3 ont/auront un niveau IR (CNAM) Expertise Créativité Assurance Technicité Priorité de recrutement Adéquation avec les projets ? Quelle organisation du dialogue entre groupes ? Niveau de formalisme ? P2PVIP CTRP

16 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT16 Transformations Des compétences recentrées vers le numérique Spécialisation des métiers Individualisation des nouveaux savoirs faires et des expertises Inflation durée de développement Un quotidien « de développeur informaticien » Conception numérique (FPGA) Interface matériel/logiciel Instrumentation ~ Maintenance CAO, Réalisations Sociologie Une rationalisation des efforts Par nature des attendus : R&D, études, réalisation Méthodologie : généricité des composants fonctionnels Réutilisation, outils collaboratifs en interne « Main d’œuvre » étudiante Vers une prise en charge collective des tâches : conjonction des expertises individuelles Importance des réseaux L’impasse de l’individu isolé Un instrumentaliste se forme en 10 ans… Difficultés pour la CAO/réalisation (1 personne)

17 Congrès du LLR, 15-17/10/12 – Rémi CORNAT17 Conclusion Des réussites récentes et en cours Un avenir forgé par les futurs projets du laboratoire Anticipez vos demandes pour l’élaboration des projets et pendant leur réalisation Au fait… recrute t on encore des physiciens instrumentalistes ? En manque de technique ? Venez nous voir, demandez nous des séminaires Forte implication personnelle Sens du résultat Expertise en croissance Intégration Harpo DAQ SDHCAL Instrumentation Si-W ECAL OneWire CTA TLB CMS (upgrade trigger) Un danger d’épuisement !!

18 Groupe Electronique, Instrumentation, On-line contextes et évolutions ex « le futur du service électronique » Rémi Cornat, pour l’équipe