Bits de puissance/performance : 2 novembre

CI CMOS GaN
Des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST) s'efforcent d'augmenter les fonctionnalités disponibles pour la large bande interdite composants électroniques en nitrure de gallium (GaN).

Le GaN est fréquemment utilisé dans l’électronique de puissance, comme les convertisseurs de puissance et les alimentations. Cependant, la technologie GaN CMOS a été gênée par les difficultés liées à la mise en œuvre de transistors à canal P et à leur intégration avec ceux à canal N.

L’équipe a utilisé une plate-forme technologique de dispositif de puissance GaN pour tenter de résoudre un problème associé à l’interface grille-diélectrique/canal. Ils ont conçu une structure de « canal enterré » rendue possible par une technique de traitement au plasma d'oxygène (OPT), qui a abouti à des transistors GaN à canal P avec une matrice de performances bien équilibrée de tension de seuil pour un fonctionnement en mode amélioration, un rapport de courant ON/OFF élevé, et une capacité de conduite à courant élevé. Un processus d'intégration monolithique a également été développé pour intégrer des circuits intégrés GaN CMOS avec des dispositifs de commutation de puissance GaN.

Grâce à cet appareil, les chercheurs ont pu démontrer un ensemble complet de portes logiques élémentaires basées sur GaN CMOS, notamment les portes NOT, NAND, NOR et la porte de transmission. L’équipe a également démontré des circuits logiques à plusieurs étages pouvant fonctionner à des fréquences mégahertz.

« C’est un pas en avant passionnant. Nous avons d’abord prouvé que tous les éléments de base sont fonctionnels, puis ces éléments de base pourraient être assemblés pour des entités plus complexes. Par conséquent, tous les circuits logiques complémentaires basés sur GaN peuvent être construits en combinant ces portes logiques », a déclaré Kevin Chen, professeur au Département de génie électronique et informatique de HKUST.

L'équipe a déclaré que le développement ouvre la porte à d'éventuels dispositifs GaN tels que des circuits intégrés de puissance économes en énergie dotés de fonctions avancées de contrôle, de détection, de protection et de pilotage en plus des fonctions de commutation de puissance de base, ainsi qu'une électronique de calcul/contrôle pour les environnements difficiles. .

Coller des antennes sur les orgues
Des chercheurs de l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) développent antennes pouvant être utilisées sur les tissus biologiques, tels que des organes, pour alimenter sans fil des dispositifs médicaux implantables.

Les antennes sont fabriquées à partir de Galinstan, un métal liquide à faible toxicité à base de gallium, pour créer des traces extensibles et conductrices pour la bobine. Lors des tests, ils ont maintenu une efficacité d’alimentation sans fil élevée même lorsqu’ils sont soumis à des déformations extrêmes telles que l’étirement, la flexion et la torsion.

« Notre antenne en métal liquide offre une nouvelle capacité pour la conception et la fabrication de biodispositifs sans fil, qui nécessitent une intégration conforme de dispositifs tissulaires. Nous pensons que cette technologie ouvre la voie à des traitements médicaux peu invasifs et imperceptibles », a déclaré le Dr Kento Yamagishi du SUTD.

Pour construire l'antenne, un mastic silicone à durcissement rapide a été extrudé pneumatiquement sur un substrat élastomère de 7 µm d'épaisseur (une microfeuille Ecoflex) pour modeler le contour du microcanal. L'impression 3D par écriture directe à l'encre a permis à l'équipe de contrôler la largeur, l'espace et la hauteur de l'antenne. Après avoir intégré les LED et le câblage des cavaliers, le contour a été scellé avec une microfeuille Ecoflex autonome pour former des canaux microfluidiques.

Une couche sacrificielle d'alcool polyvinylique (PVA), un polymère soluble dans l'eau, a été utilisée pour fournir un support mécanique et a permis au métal liquide de s'écouler dans le microcanal à couche mince pour former la bobine étirable. L'antenne fluidique fonctionne à une fréquence proche de 13.56 MHz, la fréquence standard de communication en champ proche (NFC). De plus, l'antenne en métal liquide a montré un facteur de qualité (Q) élevé (> 20), démontrant l'efficacité de l'alimentation sans fil.

Pour que l’antenne adhère aux tissus mous et humides, un bioadhésif inspiré des moules appelé polydopamine a été utilisé. Les chercheurs ont découvert que l'antenne Galinstan pouvait subir une contrainte de traction allant jusqu'à 200 %, correspondre à un rayon de courbure de 3 mm et résister à un angle de torsion de 180 degrés tout en conservant un facteur Q élevé. Des tests de traction répétitifs n'ont montré aucune dégradation du facteur Q ni aucun changement significatif dans la fréquence de fonctionnement.

« Bien que nous ayons démontré dans ce travail la fabrication directe de microcanaux sur des films ultrafins, l’impression 3D directe de microcanaux permet la création de microcanaux et d’autres composants fluidiques sur différents types de surfaces, y compris les surfaces biologiques. Nous pensons que de telles capacités apporteront de nouvelles opportunités en matière de détection biologique, de communication et de thérapie », a déclaré Michinao Hashimoto, professeur agrégé au SUTD.

Capteur infrarouge compatible CMOS
Des chercheurs du Forschungszentrum Jülich, de l'Université polytechnique de Milan, de l'Université Roma Tre et de l'Institut Leibniz pour la microélectronique haute performance ont développé un détecteur infrarouge économique qui peut être intégré aux puces d’appareil photo et aux smartphones.

Les détecteurs infrarouges pourraient être utiles dans des applications telles que les caméras automobiles, car ces longueurs d'onde de lumière ne sont pas déformées par la pluie, le brouillard ou la brume.

« Il existe déjà d’autres caméras utilisées à ces fins. Cependant, leur coût très élevé interdit leur utilisation dans la vie quotidienne », a déclaré le Dr Dan Buca du Forschungszentrum Jülich. « Notre détecteur comble une lacune, car il couvre une gamme du spectre pour laquelle il n'existait jusqu'à présent aucun capteur rentable. La combinaison intelligente d’éléments et d’alliages bien compatibles avec le silicium nous permet désormais d’utiliser un processus de fabrication simple avec des outils industriels standards. Par conséquent, nous sommes désormais en mesure de construire des puces de caméra très bon marché qui peuvent être intégrées dans n’importe quel smartphone, tout comme dans les caméras visibles actuellement utilisées.

Le dispositif est basé sur une fine couche de silicium sur laquelle sont déposées des couches de germanium et de germanium-étain.

"Les semi-conducteurs germanium-étain ont été développés à Juliers", a déclaré le professeur Giovanni Isella de l'Université polytechnique de Milan. « Il a fallu près de 10 ans pour optimiser tous les paramètres des matériaux et la conception des appareils à cet effet. Mais désormais, ces couches semi-conductrices peuvent être construites dans n’importe quelle usine de puces en utilisant la technologie établie.

Le détecteur couvre deux gammes de rayonnement infrarouge, l'infrarouge à ondes courtes (SWIR) et le proche infrarouge (NIR). Pour basculer entre eux, la tension de polarisation appliquée au détecteur est inversée. « Ce faisant, nous élargissons le domaine d’application du capteur », a déclaré Isella.

Au-delà de la vision à travers le brouillard, d'autres applications incluent l'observation sous les couches de peinture des peintures, la vérification des éléments de sécurité des billets de banque ou la distinction entre les substances en fonction de leurs différentes propriétés d'absorption dans la gamme NIR et SWIR.

Source : https://semiengineering.com/power-performance-bits-nov-2/