Les filières actuelles de la micro- et nano-électronique autorisent le développement de dispositifs hyperfréquences fortement intégrés, et donc d’une complexité élevée. Cependant, pour de nombreuses applications, le niveau d’intégration n’est pas le seul paramètre à prendre en compte. L’intégration des fonctions doit être menée avec un souci permanent d’optimisation de la performance du système, en particulier en terme de rapport signal/bruit ou encore de minimisation des signaux parasites. Un autre critère important est celui de la fiabilité du système, qui doit conserver dans le temps son niveau de performances. Ces deux éléments associés, performance et fiabilité, sont essentiels pour les systèmes embarqués et plus particulièrement ceux du domaine aéronautique et spatial, qui reste notre principal partenaire local et avec lequel nous souhaitons poursuivre et renforcer nos liens.
Au delà de ces applications spécifiques, un problème est posé aujourd’hui par la saturation des bandes de fréquence allouées aux applications grand public. Les critères d’émission et de réception faible bruit, ainsi que de non pollution du spectre électromagnétique, sont de plus en plus sévères. Dans ce domaine toutefois, c’est le critère du niveau d’intégration qui prime, car c’est le plus directement corrélé au coût du dispositif. Il est donc essentiel de modéliser et d’optimiser des circuits intégrés de plus en plus complexes, des « System on Chip » (SoC), incluant des modules numériques et analogiques, des possibilités de programmation, de reconfigurabilité, d’autotestabilité et d’être à même de contrôler la qualité des signaux dans ces SoC.
L’intégration purement monolithique reste cependant limitée par le coefficient de qualité des composants passifs disponibles dans ces filières. La recherche de solutions alternatives hybrides est une autre voie prometteuse pour l’obtention des performances souhaitées. Il est essentiel d’étudier de nouvelles approches pour la réalisation de résonateurs, de filtres, d’inductances ou de capacités à fort Q.
Un exemple d’application pour laquelle une compétence à la fois « bruit », « circuit » et « résonateur » est nécessaire est la conception de sources de fréquence à haute pureté spectrale. De nouvelles approches ont été proposées récemment pour améliorer le rapport performance/intégration des résonateurs pour ces sources : micro-résonateurs acoustiques ou encore résonateurs optiques. Le dernier cas est probablement le plus complexe car il nécessite de maîtriser des systèmes hybrides optique-micro-onde. Les coefficients de qualité accessibles justifient cependant le fort intérêt porté à ces dispositifs.
Nous présentons ci-après les points essentiels sur lesquels nous faisons porter nos efforts, suivant quatre axes d’étude : deux axes propres et deux axes transverses. L’ensemble de ces axes s’appuie sur une importante plateforme de caractérisation hyperfréquence, avec pour la mesure de certains paramètres des outils métrologiques uniques en France. C’est le cas de la plateforme « bruit », qui inclue le bruit basse fréquence, le bruit micro-onde jusqu’à 40 GHz, le bruit de phase des sources RF et hyperfréquences (1 MHz – 40 GHz) et enfin, le bruit optique (RIN et largeur de raie laser). Ils s’appuient aussi sur des approches communes en modélisation/conception, avec l’utilisation ou le développement de logiciels spécifiques.
Bruit électrique : du composant au système complexe
Conception et intégration avancée de circuits et SoC hyperfréquences
Génération et distribution de signaux micro-onde et millimétrique par l’optique