Article paru en novembre 2000Terminaux portables : l'avenir passe par les micro-technologies
Les technologies classiques ne permettront pas de développer les futurs terminaux multimodes multibandes UMTS. La solution ? Des composants miniaturisés, fabriqués grâce aux micro-technologies ; le CEA/Léti s'y emploie dans le cadre de plusieurs collaborations industrielles.
Aujourd'hui, les composants passifs (résistances, inductances, condensateurs) de l'étage radiofréquence d'un téléphone portable mobilisent la moitié de la surface de la carte électronique.
Cet inconvénient ne sera plus acceptable dans un terminal UMTS : il faudra y intégrer 4 à 5 fois plus de composants passifs et offrir la même autonomie, malgré l'ajout de multiples fonctionnalités et un accroissement considérable de la complexité de l'étage radiofréquence.
"À ce jour, les objectifs d'encombrement, de consommation et de coût ne sont pas atteints, précise Alain Le Roy, du Léti. Et l'UMTS ne décollera pas si le terminal est moins pratique qu'un GSM".
Le CEA développe trois voies pour sortir de cette impasse. Toutes s'appuient sur la même base - les micro-technologies - seules capables de répondre à de telles exigences de coût, d'encombrement et de qualité.
Pour les composants passifs, deux options sont à l'étude. La technologie "stand alone" consiste à intégrer sur un même substrat isolant tous les passifs nécessaires à une fonction radiofréquence : filtre, résonateur... Ce macro-composant, moins cher et moins encombrant, est facilement connecté à son circuit intégré ; il permet aussi de réaliser un grand nombre de composants avec un facteur de qualité élevé.
Toutefois, cette solution soulève de multiples difficultés : Quelles technologies de dépôt de cuivre utiliser pour les inductances ? Comment s'assurer que chaque résistance et chaque condensateur tiendront leurs spécifications à 1% près en sortie de fabrication ? Quels matériaux employer pour obtenir à cette échelle une haute résistivité (résistances) ou des propriétés isolantes (condensateurs) ? "C'est un énorme chantier qui associe des compétences en technologies, en systèmes radiofréquence et en modélisation", souligne Alain Le Roy.
Autre voie pour les passifs, la technologie "above IC" : elle consiste à placer les composants en partie supérieure des circuits intégrés, au-dessus des dernières couches de métallisation, en rajoutant des étapes technologiques dans la fabrication de ces circuits. Les impératifs de qualité sont draconiens : une fois le circuit achevé, impossible de remplacer un composant défectueux... Mais le gain de place potentiel est énorme : l'encombrement total des passifs serait divisé par 4 ou 5.
D'autres travaux concernent la réalisation de composants de type MEMS (Micro ElectroMechanical Systems) qui permettent de réaliser, par exemple, des fonctions de commutation de signaux radiofréquence. Ces microcommutateurs sont parfaitement linéaires, et n'induisent donc aucune distorsion dans le signal. D'autre part, contrairement à ce qu'on pourrait penser, ils consomment moins d'énergie qu'un commutateur à base de diodes ou de transistors.
La mobilisation est très forte, puisque le Léti collabore sur ce thème avec ST Microelectronics, Alcatel et plusieurs centres de recherche. Priorité du moment : sortir très vite les premiers prototypes.
