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Massive parallelism in emerging high- performance computing (HPC) applications re- quires the use of manycore architectures relying on an efficient on-chip interconnection system. Wireless Network-on-Chip (WiNoC) offers a promising solution for interconnection architectures, mainly providing efficient communication links and supporting natural broadcast/multicast communication. This thesis focuses on the physical layer of WiNoC, particularly on the design of a digital transceiver capable of providing the best trade-off between performance and energy efficiency. In order to design the most appropriate digital transceiver, we first study the channel degradation carried out by common parasitic phenomena belonging to any wireless channel, contrasting with the ideal channel models used by most of the WiNoC research papers. Subsequently, we propose a first solution capable of providing channel interference resilience, while offering multiple channel access. This design is later enhanced to be able to adapt to the existing NoC traffic patterns. Then, in order to provide a high speed communication without a significant compromise in energy, a high-speed transceiver based on a multi-carrier architecture is proposed, overcoming the limitations of conventional single- carrier WiNoC transceivers. Finally, a network simulator is developed to calculate the percent- age of wireless link utilization according to the wireless interface configuration and placement. This simulator further computes the dynamic energy consumed by an electrical NoC compared with a WiNoC using multiple wireless interfaces.; Le parallélisme massif dans les applications émergentes de calcul haute performance (HPC) nécessite l'utilisation des architectures multi-cœur reposant sur un système d'interconnexion efficace. Les technologies d'interconnexion sans fil sur un réseau sur puce (WiNoC) offrent une solution prometteuse pour ces architectures, permettant principale- ment des liaisons efficaces et prenant en charge de façon naturelle les communications broadcast and multicast. Cette thèse se concentre sur la couche physique des WiNoC, en particulier sur la conception d'un émetteur-récepteur numérique capable de fournir le meilleur compromis entre performances et efficacité énergétique. Afin de concevoir l'émetteur-récepteur numérique le plus approprié, nous avons tout d'abord étudié la dégradation des canaux en prenant en considération les phénomènes parasites courants appartenant à n'importe quel canal sans fil, contrairementau modèle idéal utilisé par la littérature sur les WiNoC. Par la suite, nous avons proposé une première solution capable de fournir une résilience aux interférences de canal, offrant également un accès à plusieurs canaux. Cette conception a en- suite été modifiée pour pouvoir s’adapter aux modèles de trafic de NoC existants. De plus, afin de fournir une communication à haut débit sans compromis significatif sur le plan énergétique, un émetteur-récepteur haute vitesse basé sur une architecture multi-porteuses a été proposé, surmontant les limites des émetteurs-récepteurs monoporteuses classiques en WiNoC. Finalement, un simulateur de réseau a été développé pour calculer le pourcentage d'utilisation des liaisons sans fil en fonction de la configuration et du placement de l'interface sans fil. Ce simulateur calcule également l'énergie dynamique consommée par un NoC électrique par rapport à un WiNoC utilisant plusieurs interfaces sans fil.

In the age of artificial intelligence, Big Data and the Internet of Things, the development of NoCs has become a priority. As part of the BBC project, we have opted for WiNoC interconnects, which provide efficient communication requirements at the intra-chip level (low latency, high throughput, minimal energy efficiency, compatibility with CMOS technology, adaptability for broadcast).This thesis focuses on the electromagnetic study the physical layer of WiNoC, and particularly on the characterization of propagation channels on silicon substrates.In this context, we highlight, through simulations and measurements in Ka and V bands, the problems of propagation in Si structures at very high frequency (cavities, surface waves and multiple paths).Subsequently, we propose a solution to limit these problems (due to reflections on the Si / Air interfaces) by adding an absorbing layer around the substrate. Using simulations and measurements in Q and V bands, we show improved transmission with a large bandwidth (>16 GHz).In order to reduce the size of the antennas and to increase the data rate, we study in the Sub-THz band, networks of monopoles embedded in a Si substrate placed between two metal plates.Finally, we estimate the performance and we show the possibility of transmitting at least 12 Gbps over a range of 21.2 mm and with an energy efficiency of the order of 4.5 pJ / bit. These results are comparable with competing solutions (WiNoC, RF interconnects, optical interconnects).; À l'ère de l'intelligence artificielle, de Big Data et de l'Internet des Objets, le développement des NoC est devenu une priorité. Dans le cadre du projet BBC, nous avons opté pour les interconnexions WiNoC, qui assurent les besoins de communications efficaces au niveau intra-puce (latence faible, débit élevé, efficacité énergétique minimale, compatibilité avec la technologie CMOS, adaptabilité pour le broadcast).Cette thèse se concentre sur l’étude électromagnétique la couche physique de WiNoC, et particulièrement sur la caractérisation des canaux de propagation sur des substrats silicium. Dans ce contexte, nous mettons en évidence au travers de simulations et de mesures en bandes Ka et V, les problèmes de la propagation à très hautes fréquences dans des structures sur Si (cavités, ondes de surface et trajets multiples). Par la suite, nous proposons une solution permettant de limiter ces problèmes dus aux réflexions sur les interfaces Si/Air en ajoutant une couche absorbante autour du substrat. Nous montrons à l’aide de simulations et de mesures en bandes Q et V, l’amélioration de la transmission et l’élargissement des bandes passantes. Dans le but de réduire la taille des antennes et d'augmenter le débit, nous étudions dans la bande Sub-THz des réseaux de monopoles intégrés dans un substrat Si placé entre deux plaques métalliques.Finalement, nous estimons les performances et nous montrons la possibilité de transmettre au moins 12 Gbps sur une portée de 21,2 mm et avec une efficacité énergétique de l’ordre de 4,5 pJ/bit. Ces résultats sont comparables avec les solutions concurrentes (WiNoC, RF guidées, optiques).

In the age of artificial intelligence, Big Data and the Internet of Things, the development of NoCs has become a priority. As part of the BBC project, we have opted for WiNoC interconnects, which provide efficient communication requirements at the intra-chip level (low latency, high throughput, minimal energy efficiency, compatibility with CMOS technology, adaptability for broadcast).This thesis focuses on the electromagnetic study the physical layer of WiNoC, and particularly on the characterization of propagation channels on silicon substrates.In this context, we highlight, through simulations and measurements in Ka and V bands, the problems of propagation in Si structures at very high frequency (cavities, surface waves and multiple paths).Subsequently, we propose a solution to limit these problems (due to reflections on the Si / Air interfaces) by adding an absorbing layer around the substrate. Using simulations and measurements in Q and V bands, we show improved transmission with a large bandwidth (>16 GHz).In order to reduce the size of the antennas and to increase the data rate, we study in the Sub-THz band, networks of monopoles embedded in a Si substrate placed between two metal plates.Finally, we estimate the performance and we show the possibility of transmitting at least 12 Gbps over a range of 21.2 mm and with an energy efficiency of the order of 4.5 pJ / bit. These results are comparable with competing solutions (WiNoC, RF interconnects, optical interconnects).; À l'ère de l'intelligence artificielle, de Big Data et de l'Internet des Objets, le développement des NoC est devenu une priorité. Dans le cadre du projet BBC, nous avons opté pour les interconnexions WiNoC, qui assurent les besoins de communications efficaces au niveau intra-puce (latence faible, débit élevé, efficacité énergétique minimale, compatibilité avec la technologie CMOS, adaptabilité pour le broadcast).Cette thèse se concentre sur l’étude électromagnétique la couche physique de WiNoC, et particulièrement sur la caractérisation des canaux de propagation sur des substrats silicium. Dans ce contexte, nous mettons en évidence au travers de simulations et de mesures en bandes Ka et V, les problèmes de la propagation à très hautes fréquences dans des structures sur Si (cavités, ondes de surface et trajets multiples). Par la suite, nous proposons une solution permettant de limiter ces problèmes dus aux réflexions sur les interfaces Si/Air en ajoutant une couche absorbante autour du substrat. Nous montrons à l’aide de simulations et de mesures en bandes Q et V, l’amélioration de la transmission et l’élargissement des bandes passantes. Dans le but de réduire la taille des antennes et d'augmenter le débit, nous étudions dans la bande Sub-THz des réseaux de monopoles intégrés dans un substrat Si placé entre deux plaques métalliques.Finalement, nous estimons les performances et nous montrons la possibilité de transmettre au moins 12 Gbps sur une portée de 21,2 mm et avec une efficacité énergétique de l’ordre de 4,5 pJ/bit. Ces résultats sont comparables avec les solutions concurrentes (WiNoC, RF guidées, optiques).