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La Darpa a développé une puce en silicium qui gère les radiofréquences militaires

Julien Bergounhoux
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La Darpa a développé une puce en silicium qui gère les radiofréquences militaires

Wafer de HEMTs (high-electron-mobility transistors) en arséniure de gallium.

© Theodore W. Gray

L'Agence américaine pour les projets de recherche avancée de défense a mis au point une puce électronique entièrement en silicium capable d'opérer dans la bande EHF du spectre électromagnétique. C'est une avancée importante, car l'utilisation d'autres matériaux a traditionnellement limité l'intégration de ces technologies très spécifiques (télécommunications à haut débit, radars, astronomie, etc.) avec les équipements électroniques traditionnels.

Des chercheurs travaillant sur le programme Efficient Linearized All-Silicon Transmitter ICs (ELASTx) de la Darpa, dont l'exécution a été confiée à la société Northrop Grumman Aerospace Systems, ont récemment fait la démonstration d'un transmetteur de la taille d'une micropuce, entièrement en silicium, capable d'opérer à une fréquence de 94 GHz. C'est une avancée importante : la première fois qu'un System-on-a-Chip (SoC) en silicium parvient à atteindre une fréquence aussi élevée, de la bande EHF (Extrêmement haute fréquence), qui va de 30 à 300 GHz.

En effet, la plupart des systèmes de communication sans-fil transmettant des ondes millimétriques (de 1 cm à 1 mm, qui correspondent aux EHF) utilisent des circuits intégrés fabriqués en arséniure de gallium (GaAs) ou en nitrure de gallium (GaN). Ces matériaux permettent aux puces électroniques d'être à la fois très puissantes et efficaces tout en restant compactes, mais ils coûtent cher à produire et s'intègrent difficilement avec les circuits électroniques traditionnels en silicium, qui représentent la majorité des autres équipements radio. Ceux-ci sont moins coûteux, mais ne disposaient pas jusqu'à maintenant de la puissance nécessaire aux ondes millimétriques, employées notamment dans le cadre militaire pour les communications, les radars et les systèmes de guidage.

Ce nouveau circuit intégré utilise un amplificateur de puissance assisté numériquement qui adapte ses performances de façon dynamique en fonction des besoins en matière de signal. Cela rend possible d'optimiser à la fois l'efficacité énergétique et la linéarité du transmetteur. Il va ainsi permettre aux technologies utilisant les fréquences EHF d'être intégrées avec des technologies électroniques traditionnelles sur une même puce en silicium. Différents formats de modulation sont supportés, ce qui permet à une seule puce de communiquer avec plusieurs systèmes utilisant différentes longueurs d'ondes, y compris les terminaux de communication par satellite utilisés par les troupes au sol. A terme, cela va également ouvrir la voie au développement de nouvelles architectures pour les systèmes radiofréquences militaires.

Ci-dessous une photo du System-on-a-Chip novateur :

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