Tous les mouvements détectés avec une seule puce

L'INNOVATION

Les détecteurs inertiels servent à mesurer les déplacements, la vitesse et l'orientation. Ils sont de nature différente : l'accéléromètre quantifie un mouvement de translation, le gyromètre la vitesse de rotation, et le magnétomètre détecte l'orientation grâce au champ magnétique terrestre. Ces composants se trouvent déjà aujourd'hui dans de nombreux appareils grand public, comme les smartphones ou les manettes de jeux vidéo. Chacun est doté de trois axes, correspondant aux trois dimensions de l'espace. En associant les trois, on obtient un système capable de rendre compte d'un mouvement selon 9 axes. Actuellement, ces composants sont des puces distinctes, que l'on assemble généralement dans un boîtier. En les intégrant sur une puce, on obtiendrait un composant combinant les trois fonctions. Il est même envisageable d'y incorporer aussi un capteur de pression, afin de mesurer l'altitude.

LES AVANTAGES

En ne fabriquant qu'une puce en guise de capteur à 9 axes, on réduira la surface nécessaire, et donc le coût de fabrication. L'assemblage en sera simplifié. Le silicium monocristallin, choisi pour ses excellentes propriétés mécaniques, offre en plus l'avantage de ne pas vieillir, au contraire du silicium polycristallin généralement utilisé jusqu'ici. Ces composants contiennent une masse de 10 micromètres d'épaisseur, interagissant avec une jauge d'un diamètre de 250 nanomètres. Cette jauge mesure une contrainte mécanique. Elle est d'autant plus sensible qu'elle est petite. Ainsi, le dispositif tient sur moins d'un millimètre carré. Enfin, l'accéléromètre n'est pas basé sur le système habituel, qui détecte une variation de capacité selon l'éloignement de deux peignes. Il repose sur le changement de résistance électrique du matériau selon la contrainte mécanique. De par la nature de ce phénomène, le temps de réponse du composant est plus court. Ainsi, au lieu d'être alimenté en continu, il pourrait ne recevoir que de courtes impulsions de courant, ce qui réduirait sa consommation électrique.

LES DÉFIS À RELEVER

Une fois que l'on sait fabriquer indépendamment les trois composants clés, il n'est pas compliqué de les assembler : tous sont fabriqués sur silicium par des procédés semblables. L'enjeu actuel pour les chercheurs est donc d'obtenir un procédé fiable et bien rodé pour chaque composant, afin qu'il n'y ait pas de différences dans le rendement. La connectique est également objet d'attention : il faut mettre au point des solutions de liaison pour intégrer le composant final à un circuit. Cela pourrait passer par des trous à travers le silicium de la puce, les TSV (through silicon via).

LES PIONNIERS

CEA-Leti, STMicroelectronics, Invensense...