Des dispositifs avancés qui utilisent des oscillateurs de spintronique
Les systèmes de communication sans fil utilisent généralement des oscillateurs fabriqués avec des inducteurs et des condensateurs (oscillateurs L-C). Alors que l'industrie vise à accroître davantage les fonctions dans un espace toujours plus réduit, l'inducteur est devenu un goulot d'étranglement qui empêche certaines avancées concernant les appareils de communication sans fil. La spintronique, un domaine qui exploite le spin des électrons ainsi que leur charge, fournit de nouveaux dispositifs qui permettent de surmonter les limitations croissantes auxquelles fait face l'électronique conventionnelle. Les oscillateurs à couple de rotation (OCR), également appelées nano-oscillateurs à transfert de spin, présentent un intérêt particulier pour le secteur des communications sans fil. Des scientifiques ont lancé le projet SPINAPPS («Spin torque oscillators for wireless and radar applications»), financé par l'UE, afin de relever les défis actuels liés à la puissance de sortie, à la stabilité de la fréquence et au contrôle de la fréquence. Quelques OCR peuvent couvrir la plage de fréquences de toutes les normes de communication. Cela est dû à des propriétés telles que les oscillations magnétiques à fréquence micro-ondes soutenues et à la grande accordabilité des champs électriques et magnétiques. En outre, les OCR sont très compacts, faciles à fabriquer et compatibles avec la technologie métal-oxyde-silicium complémentaire (CMOS). Leur consommation d'énergie minimale et les importantes économies en termes de coûts par rapport aux systèmes conventionnels les rendent particulièrement attrayants pour les appareils sans fil. En outre, ils peuvent également être utilisés dans des applications à plus hautes fréquences, telles que les nouveaux protocoles de communication et les systèmes de radar. Les chercheurs ont mis au point un logiciel de simulation basé sur les produits Cadence disponibles dans le commerce afin de tester la fonction des circuits des OCR dans une technologie de semi-conducteurs prise en charge par Cadence. L'environnement de simulation permet ainsi d'évaluer le bruit et de la température des semi-conducteurs par rapport aux performances des OCR et d'étudier de nouvelles architectures de circuits. Des travaux expérimentaux ont conduit à l'optimisation d'un procédé très efficace permettant d'intégrer les OCR de nanocontact (OCR-NC) sur des plaquettes de silicium de quatre pouces. En conséquence, l'équipe a produit deux démonstrateurs différents, l'un basé sur des OCR à jonction de tunnel magnétique (OCR-JTM) sur une carte de circuit imprimé et l'autre sur la magnétorésistance géante (OCR-MRG) dans un électro-aimant. Le consortium SPINAPPS a démontré l'utilisation des oscillateurs à couple de rotation dans de nouveaux dispositifs. Le logiciel de simulation permettra certainement de favoriser des innovations au-delà de la portée du projet pour des partenaires et des scientifiques qui n'appartiennent pas au consortium.
