De petites antennes sans fil pour éliminer le câblage entre puces
Dans le cadre du projet MIANT (Monolithic integrated antennas), les scientifiques ont utilisé des morceaux de circuits pour réduire considérablement la taille de l'antenne, et proposé de nouveaux moyens pour venir à bout des interférences entre les composants des circuits. Plus particulièrement, ils ont proposé d'utiliser les plans de masse du circuit comme éléments de radiation pour les antennes intégrées. Pour cela, ils ont coupé le plan d'alimentation et de masse du circuit en morceaux qui ont été utilisés comme électrodes d'antennes. Cela a permis une utilisation optimale de la surface de la puce car les antennes partagent la même structure de métallisation avec les circuits. Le plan de sol du circuit est intégré à la couche de métallisation supérieure du semi-conducteur complémentaire à l'oxyde de métal (CMOS). L'équipe a combiné des techniques numériques et expérimentales pour répondre à certaines questions clés qui posent problème pour une intégration réussie des antennes. Le substrat en silicium des antennes embarquées présente des pertes diélectriques importantes dans la fourchette des micro-ondes. Un substrat à haute résistivité a permis de minimiser les pertes diélectriques dans le substrat. De plus, les chercheurs ont utilisé des substrats très minces pour limiter le volume où les pertes se produisent. Les résultats ont montré que l'intégration de l'antenne à des substrats très minces autorisait des débits importants entre puces et sans fil. Ils peuvent ainsi aller jusqu'à 10 Go/s. Une autre partie du travail concernait la production d'un système expérimental visant à étudier les problèmes d'interférence entre les circuits numériques intégrés et la liaison entre puces sans fil. La configuration repose sur une antenne à fente intégrée à la puce et au plan de sol du CMOS et un circuit numérique sous l'antenne. Lorsque le circuit numérique fonctionne, le transistor envoie un bruit de commutation et de friture au port d'antenne. Toutefois, ce bruit s'est avéré inférieur au bruit thermique lorsque l'antenne est utilisée à 24 GHz et que le signal commuté a une fréquence de 25 MHz. Une nouvelle formule d'extrapolation estime la fréquence à laquelle le bruit de commutation et de friture devient inférieur au bruit thermique. Outre les systèmes numériques, cette étude sur les antennes intégrées a des implications importantes dans le domaine des capteurs pour des collectes de données efficaces.
Mots‑clés
Sans fil, antennes, circuits, MIANT, antennes intégrées, plan de sol, entre puces
