L’interdiction de l’utilisation du plomb avec la norme RoHS menace l’utilisation du Titano-Zirconate de plomb (PZT) employé majoritairement en microélectronique dans les applications piézoélectriques actionneurs. Le (K,Na)NbO₃ (KNN) est un matériau prometteur pour le remplacer. L’objectif de cette thèse est d’évaluer comme matériau alternatif au PZT pour l’actionnement piézoélectrique. Des films monophasés de KNN pérovskite d'une épaisseur de 600 nm ont été déposés avec succès par ablation laser pulsée sur des substrats de dimensions centimétriques et sur des wafers de Silicium de 200 mm de diamètre. Des condensateurs piézoélectriques fonctionnels ont été réalisés et ont permis de démontrer le comportement piézo- et ferroélectrique de ces films. Un KNN commercial déposé par pulvérisation cathodique a été intégré selon un procédé industriellement compatible afin de réaliser des preuves de concepts de fonctionnement de dispositifs actionneurs à base de KNN (cantilevers et membranes). Les mesures de déflexion des cantilevers de KNN ont permis d’estimer un coefficient d₃₁ compris entre 100 et 150 pm/V. Une étude de fiabilité portant sur la résistance à la fatigue et aux claquages électriques a été menée sur ces wafers. Les condensateurs de KNN avaient une résistance au claquage inférieur en moyenne de 20 % à celle des condensateurs de PZT. Enfin une étude sur la fissuration de condensateurs de PZT a permis de corréler des variations de propriétés structurales avec les propriétés piézoélectriques.

Les unités à taille réduite font partie des méthodes proposées pour la réduction de la consommation d’énergie. Cependant, la plupart de ces unités sont évaluées séparément,c’est-à-dire elles ne sont pas évaluées dans une application complète. Dans cette thèse, des unités à taille réduite pour le calcul et pour l’accès à la mémoire de données, configurables au moment de l’exécution, sont intégrées dans un processeur RISC-V. La réduction d’énergie et la qualité de sortie des applications exécutées sur le processeur RISC-V étendu avec ces unités, sont évaluées. Les résultats indiquent que la consommation d’énergie peut être réduite jusqu’à 14% pour une erreur ≤0.1%. De plus, nous avons proposé un modèle d’énergie générique qui inclut à la fois des paramètres logiciels et architecturaux. Le modèle permet aux concepteurs logiciels et matériels d’avoir un aperçu rapide sur l’impact des optimisations effectuées sur le code source et/ou sur les unités de calcul.