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Advanced techniques for high temperature system-on-chip

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Circuits intégrés à très faible consommation

L'association de transistors MOSFET à tension de seuil élevée ou basse avec des diodes polarisées en inverse aboutit à une nouvelle famille de circuits intégrés. Ces circuits brevetés consomment une très faible quantité d'énergie. En comparaison de concepts traditionnels, ce concept a notamment mené au développement d'un nouveau circuit SRAM (pour Static Random Access Memory, ou mémoire vive statique) qui permet une réduction de la dissipation de la puissance statique à un facteur d'enregistrement de 50 sans influer sur la vitesse.

Économie numérique

Un transistor à effet de champ est un semi-conducteur composé d'une minorité de porteurs de charges mobiles. C'est un composant unipolaire. Le courant circule depuis la source vers le drain en passant par un canal étroit, la grille. La tension appliquée à la grille contrôle la charge dans le canal et par conséquent la conduction du transistor. Le projet ATHIS a permis de réaliser des circuits à très faible consommation, à l'aide de MOSFET à plusieurs seuils et de diodes ULP (à très faible consommation) polarisées en inverse. Les diodes ULP sont également réalisées à l'aide de deux MOSFET de manière à ce que le courant inverse soit réduit de 3 ou 4 ordres de magnitude, en comparaison à des dispositifs standards. C'est dans cette région à très faible courant de fuite, et à impédance caractéristique négative en polarisation inverse, que le nouveau dispositif ULP est actuellement le plus intéressant d'un point de vue scientifique et industriel. Le projet ATHIS a mis au point ces circuits ULP en polarisant les transistors complémentaires n-MOS et p-MOS en fonctionnement statique, avec une tension grille/source négative. Ainsi, cette méthode a réduit les ordres de magnitude du courant de fuite, menant donc à une bien plus faible dissipation de la puissance statique. L'application du principe de la diode ULP a mené au développement et aux tests d'un doubleur de tension et d'une cellule mémoire dans le cadre du projet ATHIS. Il convient de noter leur capacité de fonctionner à des températures très élevées (entre 200 et 300°C). Ces circuits novateurs ont déjà été brevetés, et l'on s'attend à leur mise en œuvre immédiate et à grande échelle dans des circuits numériques et analogues, notamment pour des produits portables et soumis à un environnement rigoureux. Le développement plus poussé de badges électroniques et d'interfaces de capteurs est prévu, dans le domaine biomédical.

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