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En vedette - Des transistors plus rapides pour une plus grande sécurité routière

Imaginez pouvoir passer votre voiture en mode «pilote automatique» et ne pas avoir à vous soucier des collisions. Des chercheurs financés par l'UE travaillent sur de nouvelles technologies telles que le radar automobile à longue portée, qui pourraient faire de ce rêve une réalité. Les premiers résultats sont déjà en phase de production commerciale.

Économie numérique

Mais de telles applications nécessitent des composants électroniques à radiofréquence plus élevés que précédemment, qui reposent donc sur le développement de nouvelles micropuces plus rapides pour fonctionner. Le projet DotFive («Towards 0.5 Terahertz Silicon/Germanium hetero-junction bipolar technology») financé par l'UE a développé des transistors plus rapides qui poseront les bases de ces nouvelles technologies. Augmenter la vitesse de fonctionnement de la microélectronique pourrait ouvrir de tous nouveaux domaines d'applications: les communications sans fil, moins de collisions en voiture ou l'imagerie haute définition non invasive pour les scanners de sécurité. Les microcircuits pouvant fonctionner sur plus de 100GHz, nécessaires pour la mise en œuvre de ces nouveaux produits, requièrent des performances trois fois plus rapides au niveau du transistor. C'est ici que le projet DotFive entre en jeu dans le but de concevoir des transistors bipolaires à hétérojonction (HBT, de l'anglais Hetero-junction bipolar transistors) qui pourraient atteindre 500GHa (ou 0,5 THz). La difficulté était de doubler la fréquence par rapport à la situation actuelle au moment de la soumission du projet. «Et nous y sommes parvenus!», déclare le coordinateur du projet Gilles Thomas de STMicroelectronics, en France. Le consortium du projet comprenait quatre fournisseurs de technologie: deux sociétés, Infineon et STMicroelectronics, et deux instituts de recherche. Vous trouverez plus d'informations sur les partenaires dans les archives des données du projet DotFive sur CORDIS. Tous les partenaires ont fait des progrès considérables; les deux instituts de recherche ont créé des transistors fonctionnant à la vitesse désirée, et IHP Microelectronics GmbH en Allemagne affiche les meilleurs résultats. L'équipe de DotFive a essayé plus d'une approche pour résoudre le problème: l'un des lots de travaux du projet a tenté de s'appuyer sur les architectures existantes, et une autre a essayé les architectures révolutionnaires. Comme explique M. Thomas: «L'architecture la plus efficace est celle qui minimise le plus les 'effets parasites' dans le transistor (tels que les capacitances, les résistances et la résistance à l'accès) et qui montre le meilleur 'auto-alignement' de la base, de l'émetteur et du collecteur.» Collaboration L'un des principaux exploits du projet est qu'il est parvenu à convaincre tous les partenaires d'utiliser la même méthodologie, la technique de caractérisation électrique et les techniques de modélisation de manière à ce que les résultats soient comparables entre les participants au projet. «Pour fonctionner à de telles vitesses, nous avons dû comprendre des facteurs encore jamais rencontrés, ainsi que la physique de leurs effets», explique M. Thomas. «Cela n'aurait pas été possible sans la collaboration.» Le type de développement technologique mené par DotFive est précompétitif, explique-t-il plus bas. Les équipes ont partagé des plateformes de CAO (conception assistée par ordinateur), des techniques de mesures, des paramètres de modèle et certains traitements de données. Tout comme lorsque les normes concernant les GSM pour les téléphones portables ont été acceptées, même si les sociétés impliquées dans une technologie sont en concurrence au niveau du produit, elles doivent tout de même collaborer pour développer et accepter la technologie de base et les normes. D'après M. Thomas, l'Europe est le principal producteur de ce type de technologie. «Nous avons mis au point une feuille de route pour la technologie de radiofréquence (RF), aussi est-il dans notre intérêt de collaborer pour maintenir notre position.» C'est la raison pour laquelle l'UE a accordé un financement de 9,7 millions d'euros pour un projet d'un budget total de 14,74 millions d'euros. «Pour produire les produits qui élargiront le marché dans les cinq années à venir, nous devons communiquer sur une base quotidienne», suggère-t-il. Résultats dans la production commerciale «En termes de commercialisation», poursuit M. Thomas, «nous souhaitions compléter trois cycles d'apprentissage, générant des améliorations incrémentales de la conception, du processus et des outils, au cours des trois années du projet.» Les résultats du cycle de la première année sont déjà intégrés dans les conceptions des circuits en préparation, et l'on constate une augmentation des vitesses du circuit de 77 GHz à 120 GHz. «Nous nous trouvons actuellement au stade de qualification des résultats du troisième cycle», explique le Dr Thomas, et les démos de radar fonctionnent à 140 GHz. «Les radars automobiles font désormais partie d'une nouvelle génération grâce à ce projet», explique M. Thomas. Outre la bande de 77GHZ allouée par les normes internationales, le projet s'attend à l'ouverture d'une nouvelle bande de 120 GHz pour un radar à plus longue portée. «Nous aimerions aussi développer des systèmes d'imagerie à l'aide des ondes millimétriques.» Ces dernières se trouvent dans la gamme de 100 GHz, entre les micro-ondes et la radiation infrarouge. De tels systèmes d'imagerie pourraient contribuer à la sécurité publique en améliorant des scanners de sécurité. «À l'heure actuelle, ces systèmes existent mais ils sont chers, volumineux et consomment beaucoup d'électricité», explique-t-il, car ils sont fabriqués à partir de composants discrets et non de microcircuits. Et étant donné qu'ils n'utilisent pas de composants intégrés, ils ne peuvent être assemblés en larges réseaux, ce qui implique que leur résolution reste faible. «Pour les scanners, si nous parvenons à les créer avec la miniaturisation et l'intégration de nos nouveaux composants grande vitesse sur le silicium, ce sera un peu comme la transition des ordinateurs de 1950 qui remplissaient une salle climatisée aux micro-ordinateurs.» Les différents partenaires du projet prennent désormais différentes routes pour commercialiser leurs produits. Après avoir établi les technologies de base, les travaux porteront sur de la pure recherche au développement commercial. «Nous avons commencé un nouveau projet financé par le projet Catrene du programme Eureka sur la microélectronique, en vue de développer une technologie BiCMOS basée sur des HBT de 500 GHz plus des CMOS numériques pour une production industrielle», explique M. Thomas. Ils permettraient d'intégrer les composants de RF avec le traitement d'image numérique sur la même puce. De tels microcircuits révolutionnaires pourraient bien contribuer à la continuation des exploits européens dans ces marchés, et changer nos vies grâce à de toutes nouvelles applications. DotFive était financé par le septième programme-cadre (7e PC) de l'UE au titre du sous-programme et de la lignée budgétaire «Next-generation nanoelectronics components and electronics integration». Liens utiles: - «Towards 0.5 Terahertz Silicon/Germanium hetero-junction bipolar technology» - Archives des données du projet DotFive sur CORDIS - Recherche en nanoélectronique sur CORDIS - Septième programme-cadre programme Eureka - Projet Catrene - «Cluster for application and technology research in Europe on nanoelectronics» - Catrene Articles connexes: - vidéo sur DotFive - L'Internet de l'automobile, de la vision à la réalité - Road to integrated vehicle safety systems - Driving the future of in-vehicle ICT - Un nouveau système informatique prévient les conducteurs du danger