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09 septembre 2020 |
La Revue POLYTECHNIQUE 06/2020 |
Électronique
Des processeurs à très faible consommation pour températures extrêmes
Le projet européen ZeroAMP, auquel est associé le Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM) à Neuchâtel, a pour but de développer des microprocesseurs et des mémoires à très faible consommation, capables de résister à des environnements extrêmes, à très basse ou très haute température. Cette nouvelle technologie est destinée aux automobiles et avions du futur, ainsi qu’à la mise au point de nouveaux circuits quantiques supraconducteurs.
Les automobiles et les avions électriques de demain, ainsi que les applications liées à l’Internet des objets (IoT), ne pourront fonctionner qu’à l’aide de circuits de traitement offrant à la fois une grande efficacité énergétique et une forte résistance aux températures élevées. À l’opposé, les futurs circuits quantiques supraconducteurs auront besoin de fonctionner à des températures cryogéniques. C’est précisément à ce double défi que doit répondre le projet européen ZeroAMP, financé dans le cadre du programme européen Horizon 2020.
| Le projet européen ZeroAMP financé dans le cadre du programme européen Horizon 2020, a pour but la mise au point de processeurs à très faible consommation, résistants aux températures extrêmes. (© CSEM) |
La technologie de relais des systèmes électromécaniques nanométriques
Selon le Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM), qui est associé à cette recherche, la technologie intégrée de relais des systèmes électromécaniques nanométriques (NEMS) est à même de procurer un rendement énergétique très élevé, tout en offrant la capacité de fonctionner dans les environnements les plus extrêmes, par des températures supérieures à 275 °C ou inférieures à -270 °C. En outre, cette technologie pourra supporter des doses de rayonnement absorbé allant jusqu’à 10 Mrad, ce qui n’est pas le cas des actuels transistors CMOS (semi-conducteurs complémentaires à l’oxyde de métal).
Les transistors sont les éléments de base essentiels aux circuits intégrés. Ils se trouvent dans tous les appareils électroniques, des téléphones portables aux ordinateurs, en passant par l’électronique industrielle. Cependant, plusieurs applications actuellement en développement exigent des systèmes de traitement de l’information à très faible puissance, pour lesquels l’électronique basée sur les transistors aujourd’hui disponibles ne répond pas totalement aux besoins.
Pour renforcer la résistance et améliorer les propriétés des transistors, outre le CSEM, le programme ZeroAMP s’appuie sur les recherches de la filiale européenne de la multinationale américaine Microchip Technology, l’un des principaux fournisseurs de solutions de contrôle embarquées intelligentes, connectées et sécurisées, de la fonderie de semi-conducteurs allemande X-FAB MEMS Foundry Itzehoe GmbH (X-FAB), de la PME allemande AMO GmbH, de l’entreprise suisse SCIPROM Sàrl basée à Saint-Sulpice (VD), de l’université de Bristol et de l’Institut royal de technologie (KTH) de Stockholm.
Selon le Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM), qui est associé à cette recherche, la technologie intégrée de relais des systèmes électromécaniques nanométriques (NEMS) est à même de procurer un rendement énergétique très élevé, tout en offrant la capacité de fonctionner dans les environnements les plus extrêmes, par des températures supérieures à 275 °C ou inférieures à -270 °C. En outre, cette technologie pourra supporter des doses de rayonnement absorbé allant jusqu’à 10 Mrad, ce qui n’est pas le cas des actuels transistors CMOS (semi-conducteurs complémentaires à l’oxyde de métal).
Les transistors sont les éléments de base essentiels aux circuits intégrés. Ils se trouvent dans tous les appareils électroniques, des téléphones portables aux ordinateurs, en passant par l’électronique industrielle. Cependant, plusieurs applications actuellement en développement exigent des systèmes de traitement de l’information à très faible puissance, pour lesquels l’électronique basée sur les transistors aujourd’hui disponibles ne répond pas totalement aux besoins.
Pour renforcer la résistance et améliorer les propriétés des transistors, outre le CSEM, le programme ZeroAMP s’appuie sur les recherches de la filiale européenne de la multinationale américaine Microchip Technology, l’un des principaux fournisseurs de solutions de contrôle embarquées intelligentes, connectées et sécurisées, de la fonderie de semi-conducteurs allemande X-FAB MEMS Foundry Itzehoe GmbH (X-FAB), de la PME allemande AMO GmbH, de l’entreprise suisse SCIPROM Sàrl basée à Saint-Sulpice (VD), de l’université de Bristol et de l’Institut royal de technologie (KTH) de Stockholm.
| La fonderie allemande de semi-conducteurs X-FAB est chargée de produire les nouveaux microprocesseurs. (© X-FAB) |
De nouveaux matériaux, des méthodes inédites
Pour répondre au cahier des charges, les partenaires du projet sont appelés à intégrer de nouveaux matériaux, de rechercher des méthodes inédites de conception de commutateurs et de circuit intégrés, ainsi que de recourir à un empilement 3D avancé, pour l’intégration à grande échelle des éléments de commutation NEMS. Le CSEM participera au processus d’optimisation de la couche de graphite nanocristallin (GNC) nécessaire pour fiabiliser la résistance électrique des contacts.
Olha Sereda
Responsable du secteur fabrication additive et fiabilité des composants
CSEM
olha.sereda@csem
Tél. 032 720 54 37
