Technologie émergente pour le développement de circuits RF et millimétriques à base de nanotubes de carbone – TRiCOT

TRICOT est un projet de recherche fondamentale qui propose une « Technologie émergente pour le développement de circuits RF et millimétriques à base de nanotubes de carbone ». Il s’agit d’un projet ambitieux qui se place dans le cadre du Défis 7, Axe 8 et qui adresse en particulier les futurs verrous technologiques qu’il conviendra de résoudre en termes de packaging : intégration hétérogène 3D, interconnexion hautes fréquences, densification des circuits, fonctionnalisation, etc. nécessaires à la fabrication de modules aux ondes millimétriques jusqu’à une centaine de GHz, pour des applications sans fil, de capteurs haute résolution et de communication ultra-haut débit.

Compte tenu de l’évolution des besoins et des technologies, ce projet se place résolument dans le contexte de la fabrication de systèmes ultra-compacts millimétriques. Ainsi nous envisageons de développer des démonstrateurs en bande E (71-86 GHz).?Nous proposons un concept original d’interposeur fonctionnalisé, en particulier en intégrant un circuit de formation de faisceau (matrice de Butler), qui s’appuie sur deux innovations issues de précédents travaux des différents partenaires:?

- l’une porte sur la conception de guides à ondes lentes. Ce principe a été développé et validé expérimentalement par l’UGA-IMEP-LAHC. Il conduit notamment à une réduction des dimensions latérales et longitudinales des guides à ondes lentes comparées à celles de guides conventionnels, pour une fréquence de travail donnée. Bien que l’on se situe en bande millimétrique, avec des dimensions de circuits relativement réduites, cet aspect demeure important. Les guides conventionnels ont l’avantage de présenter peu de pertes par rayonnement, mais ils présentent des dimensions latérales incompatibles avec la réalisation de réseaux de distribution pour réseau d’antennes. Les guides à ondes lentes permettent de diviser par deux la largeur des guides sans sacrifier les performances électriques du fait qu’ils sont réalisés dans l’air, ce qui est indispensable afin d’atteindre un bilan de liaison acceptable.

- l’autre sur une technologie maitrisée de croissance et de report de nanotubes de carbones, compatible CMOS. Cette technique a été développée et validée par CINTRA et XLIM pour le packaging et la réalisation de composants jusqu’aux fréquences millimétriques. Elle va permettre d’apporter la brique technologique indispensable à l’obtention de l’effet ondes lentes dans les guides. Enfin le partenaire industriel III-V Lab va apporter son expertise en termes de test technologique afin de valider la qualité des procédés mis en œuvre.

La mise en commun de ces travaux doit conduire à une réelle alternative en termes de réalisation et packaging de circuits ultra-performants, du millimétrique au THz, à fort impact pour des secteurs stratégiques (communications sans fils très haut débit, sécurité, défense, spatial...)

Le projet s’articule autour de 5 tâches :
(1) gestion du projet,
(2) spécifications et contraintes des démonstrateurs,
(3) modélisation et conception (forêts de nanotubes de carbone et conception de circuits élémentaires et du démonstrateur final),
(4) fabrication des structures à base de nanotubes de carbone,
(5) caractérisation hautes fréquences des structures fabriquées.

La complémentarité des partenaires et leur expertise unique reconnue par la communauté internationale dans ce domaine, est un atout majeur pour la réussite de ce projet.

Les retombées envisagées du projet sont de plusieurs ordres,
(i) mise en place de nouvelles solutions d’intégration hétérogènes 3D demandées par les industriels de la micro- nano-électronique,
(ii) développement d’une librairie de circuits permettant à terme de réaliser divers types de systèmes,
(iii) publications dans des revues et conférences internationales majeures,
(iv) utilisation des principaux résultats pour alimenter nos cours de master et école doctorale.