L’Université de Technologie d’Eindhoven (TU/e) se positionne comme un acteur clé dans le domaine des semi-conducteurs, en combinant l’électronique et la photonique pour répondre aux besoins croissants de la numérisation. Découvrez comment les chercheurs de TU/e innovent pour créer des puces hybrides, une technologie essentielle pour l’avenir.
Les puces hybrides : une solution pour l’avenir
Les smartphones modernes offrent des performances accrues sans nécessiter de recharges plus fréquentes. Avec l’augmentation exponentielle des données échangées, la limite de la consommation énergétique des puces électroniques actuelles approche. La photonique, qui utilise la lumière pour transmettre des signaux, pourrait être la solution. À TU/e, des chercheurs pionniers développent des puces hybrides combinant électronique et photonique.
Les puces photoniques, utilisant la lumière au lieu de l’électricité, existent déjà dans diverses technologies. Le silicium, matériau de base de l’industrie des semi-conducteurs, permet théoriquement une production de masse de ces puces. Cependant, le silicium présente des limitations, notamment l’incapacité de créer des lasers ou des sources lumineuses.
Le phosphure d’indium, en revanche, est adapté aux puces photoniques avec lasers, mais reste incompatible avec d’autres composants essentiels. «Les possibilités de connexion entre l’électronique et la photonique sont encore trop limitées,» résume le professeur Peter Baltus.
Les défis de l’intégration hétérogène
La fabrication de composants de plus en plus petits, comme les transistors, approche la taille d’un atome. «Une puce électronique actuelle contient hypothétiquement jusqu’à 160 millions de radios transistor,» explique Peter Baltus. Cette miniaturisation nécessite de nouvelles méthodes de fabrication pour répondre aux besoins croissants en trafic de données.
La solution réside dans l’intégration hétérogène, qui consiste à inclure des composants de calcul sur une même puce, fabriqués par des méthodes différentes et fonctionnant de manière distincte. «C’est la question de recherche ouverte,» ajoute Martijn Heck. «La puce est déjà la technologie la plus avancée, et nous devons maintenant passer à une version hétérogène, encore plus complexe.»
Dans le cadre du projet européen INSPIRE, coordonné par Martijn Heck, TU/e développe une technique d’impression évolutive, robuste et rentable pour les puces hétérogènes. «Vous pouvez combiner des puces de différentes manières. La plus simple consiste à placer deux puces côte à côte et à les relier par de petits fils. Ou vous pouvez les empiler avec des contacts de soudure pour obtenir des connexions électriques verticales,» explique le chercheur.
Ces puces photoniques-électroniques hétérogènes ne sont pas encore destinées aux applications quotidiennes, mais plutôt à des domaines comme les centres de données et les capteurs pour les infrastructures critiques. «Il est important d’avoir les bonnes puces pour cela,» souligne t-il.
Un écosystème propice à l’innovation
Le TU/e bénéficie d’un environnement favorable à l’innovation, notamment grâce à sa localisation dans le hotspot high-tech Brainport, qui abrite des acteurs majeurs de l’industrie des semi-conducteurs comme ASML, ASM et NXP.
«L’université est un endroit idéal pour essayer des possibilités risquées,» ajoute Peter Baltus. Les étudiants et chercheurs doctorants y explorent des solutions innovantes, soutenus par des entreprises prêtes à collaborer.
Le TU/e dispose également d’une salle blanche de pointe pour la production de puces en phosphure d’indium, le NanoLabTUe, classée parmi les trois meilleures au monde. De plus, l’université a un solide historique de startups issues de ses recherches, telles que ProDrive, Smart Photonics et Effect Photonics, renforçant ainsi son écosystème unique pour accélérer la production de puces hétérogènes.
