L’électronique à grande surface (LAE) est une technologie émergente pour la fabrication de dispositifs électroniques comme l’impression ou la lithographie à grande échelle. Le processus utilisé pour créer des écrans plats et des cellules solaires. Grâce aux procédés LAE, les ingénieurs pourraient créer des systèmes de grande taille et très flexibles. Ils peuvent par exemple créer des systèmes à base de papier ou de plastique.
Depuis une dizaine d’années, de nombreuses équipes dans le monde entier travaillent sur les systèmes électroniques à grande surface. Cela a conduit à la création de nombreux dispositifs innovants, tels que des peaux artificielles de grande taille, flexibles et sensibles pour les robots.
Des chercheurs de l’université de Princeton ont récemment réalisé un nouveau système sans fil basé sur la technologie LAE. Un système pouvant fonctionner à des fréquences gigahertz. Ce système est basé sur un réseau de transistors à couche mince d’oxyde de zinc auto-alignés et à grande vitesse.
« Ce travail a commencé par imaginer les nouvelles capacités des systèmes électroniques qui pourraient être rendues possibles par les LAE. Une technologie très différente de celle que nous utilisons pour fabriquer la plupart des dispositifs électroniques aujourd’hui (c’est-à-dire les puces CMOS) », a déclaré Naveen Verma, l’un des chercheurs qui a réalisé l’étude.
De nouveaux système capable de franchir la barrière des fréquences gigahertz
L’une des principales limites des dispositifs existants basés sur les LAE est qu’ils atteignent généralement des vitesses bien inférieures à celles des dispositifs électroniques basés sur des puces conventionnelles. Cela limite considérablement leur potentiel pour les applications sans fil, malgré les avantages notables de disposer de systèmes sans fil de grande taille et d’une grande flexibilité.
« Des travaux récents ont poussé la vitesse des LAE. Certains de nos dispositifs récents franchissant la barrière des fréquences gigahertz », a expliqué M. Verma. En combinant cela avec une certaine co-conception de circuits et d’architecture, nous avons constaté qu’il est maintenant possible de construire des systèmes sans fil pertinents. Des systèmes qui peuvent tirer parti de la taille sans précédent et du facteur de forme flexible qu’offrent les LAE.
Nouveau système électronique à grande surface : un système conçu avec soin
Lors de la création de leur système, Verma et ses collègues ont soigneusement étudié sa conception, ses circuits et son architecture. Pour améliorer sa vitesse, ils ont amélioré une métrique des transistors de base de plus d’un ordre de grandeur. Ils ont ensuite conçu des circuits qui exploitent cette métrique. Enfin, ils ont employé des techniques de synchronisation de phase au niveau de l’architecture. Une technique qui ne nécessitait pas de composants susceptibles de réduire la vitesse du système.
« C’est ce qui est passionnant : ce type de technologie très différent, offre de nouvelles capacités réellement transformatrices. Il exige toutefois de nouvelles façons de penser le fonctionnement et la conception », a déclaré Verma. La réalisation notable de notre travail a été la démonstration d’un système sans fil, à savoir un réseau phasé, en technologie LAE, qui bénéficie directement et de manière significative de la grande surface.
Les chercheurs ont évalué leur dispositif LAE dans une série de tests. Ils ont constaté qu’il fonctionnait à une fréquence d’environ 1 GHz. En outre, leur système a des capacités de formation de faisceau. Ce qui signifie qu’il est capable d’améliorer la communication sans fil avec des cibles situées à des endroits spécifiques. À l’avenir, leurs travaux pourraient donc ouvrir la voie à la réalisation de systèmes LAE de grande taille et flexibles. Des systèmes également capables d’effectuer des calculs rapidement et de communiquer avec d’autres systèmes via la technologie sans fil.
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