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Ils mettent le cap sur la miniaturisation

A. C.
En les fabriquant sur silicium, on peut rassembler un grand nombre de composants passifs, et en faire un circuit sur une simple puce. Un moyen de réduire la taille et le coût.

L'INNOVATION

Les composants passifs se trouvent dans tous les circuits électroniques. Les principaux sont les capacités (condensateurs), les résistances et les inductances (bobines). Ces composants influent sur le signal électrique sans nécessiter d'alimentation. Au lieu d'utiliser des composants individuels à assembler sur des circuits, on sait aujourd'hui les intégrer directement sur silicium. On obtient ainsi, sur un seul composant, un circuit complet, combinant résistances, bobines et capacités.

LES AVANTAGES

Le procédé de fabrication sur silicium, peu cher, offre une plus grande précision de gravure. Les composants sont mieux ajustés entre eux que s'il avait fallu les assembler individuellement. Il est simple d'adapter le procédé pour fabriquer des combinaisons répondant à des besoins précis. On peut facilement y ajouter des composants actifs pour augmenter les fonctionnalités. Le composant résultant est de taille réduite, et son prix divisé par dix. Cela autorise la multiplication des fonctions dans un même appareil, comme les systèmes de communication sans fil. Les matériaux utilisés, très purs, réduisent les courants de fuite, jusqu'à les diviser par 10. Ainsi, en remplaçant les composants passifs traditionnels par la génération en silicium, on confère plus d'autonomie aux appareils portables qui les utilisent. Ils peuvent fonctionner de façon stable jusqu'à 250 °C, et monter jusqu'à 300 °C, tandis que leurs homologues en céramique perdent 70 % de leur valeur s'ils atteignent les 200 °C. Cela les rend intéressants pour des utilisations en conditions extrêmes, dans les têtes de forages pétroliers, l'avionique où l'automobile.

LES DÉFIS À RELEVER

Pour optimiser ces composants, les chercheurs jouent à la fois sur les matériaux, l'architecture, et les procédés de fabrication. La tendance est à la miniaturisation, afin d'améliorer encore l'intégration. Pour une bobine, la précision de gravure actuelle est de 2 micromètres. Pour les condensateurs sur silicium, le fonctionnement physique diffère des condensateurs traditionnels : au lieu d'empiler des couches à la façon d'un « mille feuilles », on creuse des trous dans le silicium, d'un micromètre de diamètre pour 50 de profondeur. Chaque trou agit comme un petit condensateur d'un nanofarad. On peut ainsi cumuler jusqu'à 300 000 trous sur une surface d'un millimètre carré, soit 30 nanofarads. Selon la façon d'interconnecter ces trous, il est possible d'en faire un seul condensateur, ou au contraire d'en faire plusieurs de moindre capacité. La difficulté de cette méthode réside dans le fait d'oxyder uniformément les trous.

LES PIONNIERS

IPDIA, CEA-Leti, CNRS-Laas, STMicroelectronics...

COMMERCIALISATION

2012 - 2014 pour Les prochaines générations miniaturisées.

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