Article paru en mars 2005Transmissions radio
en route vers l'ultra-basse consommation
Diviser par dix la consommation électrique de dispositifs de transmission radio : c'est l'objectif affiché par le CEA Leti, qui a réalisé récemment un amplificateur filtrant Above IC à partir de micro-résonateurs piézoélectriques. Le sujet intéresse des secteurs comme la domotique, la santé, l'automobile ou l'environnement. Un programme de recherche collectif est en cours de montage.
Faire disparaître une partie du réseau électrique de la maison, alléger la connectique des voitures, appareiller des patients avec des capteurs à l'autonomie renforcée Quel industriel resterait indifférent devant ces perspectives ? Leur concrétisation repose notamment sur des transmissions radio à la consommation électrique divisée par cinq ou dix ; objectif que le Leti juge réaliste à la lumière de ses avancées en intégration de composants radiofréquences.
"Après les micro-interrupteurs et les capacités variables, que nous intégrons depuis deux ans, nous avons travaillé sur les fonctions de filtrage radiofréquences (RF), précise Jean-René Lèquepeys, du Leti. L'idée consistait à utiliser des MEMS, en l'occurrence des microrésonateurs piézoélectriques."
La difficulté résidait à la fois dans la fabrication des microrésonateurs, utilisant des étapes technologiques compatibles avec les process microélectroniques standards, et dans la maîtrise et la modélisation des phénomènes électriques, acoustiques et électromagnétiques mis en œuvre. Le prototype, également enrichi de deux amplificateurs faible bruit, est tout simplement le premier amplificateur filtrant au monde réalisé en technologie Above IC. Ce circuit, qui occupe une surface de 0,8 mm x 1 mm, a été présenté à ISSCC 2005 (San Francisco).
Les performances des filtres sont telles que STMicroelectronics, partenaire du projet, a décidé d'accélérer le programme et d'augmenter fortement les ressources du Leti mobilisées sur le sujet. Objectif : développer des fonctions de filtrage innovantes nécessaires à la téléphonie mobile de 3e génération (multi-bande, multi-standard).
Les mêmes ingrédients, micro-résonateurs et outils de conception innovants, pourraient donner naissance à des architectures RF inédites dont la consommation électrique serait appropriée aux applications de réseaux de capteurs autonomes en énergie : 10 nJ/bit, voire 5 nJ/bit, alors que les dispositifs actuels réclament dix fois plus ! "Nous avons la conviction que l'on peut faire disparaître les mélangeurs et synthétiseurs de fréquence, très gourmands en énergie, au profit d'une batterie de filtres exploitant les propriétés de ces microrésonateurs associée à des techniques de sous-échantillonnage" explique Jean-René Lèquepeys.
L'équipe Leti a déjà élaboré une chaîne de simulation complète. Pour passer à la vitesse supérieure, un programme de recherche mutualisé sur trois ans est en cours de montage ; il est ouvert aux industriels du semi-conducteur, systémiers et utilisateurs finaux. "Les discussions sont bien avancées avec trois partenaires, et la porte reste ouverte à d'autres." Objectif : réaliser plusieurs prototypes intermédiaires en cours de projet. Et à l'échéance des trois ans, disposer d'un produit industriel aux performances exceptionnelles en consommation et en coût.
