Rencontre Pôle Avénia 24 Mars 2015

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1 Rencontre Pôle Avénia 24 Mars 2015 Charles Fort, CEA Tech Aquitaine

2 Un acteur français majeur en recherche technologique DEFENSE ET SÉCURITÉ GLOBALE TECHNOLOGIES DE L INFORMATION ET DE LA SANTÉ ENERGIES BAS CARBONE TRÈS GRANDS INSTRUMENTS DE RECHERCHE 10 centres salariés 4,3 Md /an 150 start up 6 sites 4500 salariés 600 M /an 500 brevets/an 50 Start up technologies clés Génériques au service de l Industrie MICROELECTRONIQUE &MICROSYSTÈMES MATÉRIAUX&ENERGIE TRAITEMENT DE L INFORMATION

3 Autonomie des Capteurs Microsystèmes Optoélectroniques et Optiques BIOchimiques Nano-électronique mesures physiques et chimiques de notre environnement. Lab on chip Micro fluidique Multi-spectral Fluorescence De l IR au THz Diamond coating SAW devices

4 Le système Quantité info Energie Environnement P 50mW Transmission : power peak 1 mw 5 µw Off On µJ Stand by / sleep Time

5 Intégration Minimiser la consommation Optimisation des performances Architecture tout digital Protocoles de communication Process : CMOS nm Design RF inductorless PA / Packaging Antenna co-design Antenna diversity MEMS time reference & filters

6 Maximiser l énergie disponible µ-system size Energie solaire Energie thermique Energie ondes RF Energie mécanique large medium small low medium high very high # functions x information rate 6

7 LA SOLUTION INTEGRATION, CODESIGN, RESEAU Énergie : haversting /batteries Protocoles de mesure : basse conso Codage Ant Rectifier Demodulator Back- Scattering Regulator Limiter 6µW Power on reset vdb gnd References Generator Config 10µW ClkGen Sigma- Delta Modulator Sinc3 Filter Sensor Test Interface 22.4µW RFU CMU SMU SensA SensB Power I/O management RX MN PLL TX Digit al BB 7

8 Thank you! & DACLE Division January 2013 CEA. All rights reserved 8

9 La demande ; Augmenter les rendements de conversion Réduire les pertes I, F, V Intégration Réduire les volumes Low cost substrates and modules Fiabilité ELECTRONIQUE DE PUISSANCE UN OBJECTIF COUT PERFORMANCES La possibilité d épitaxier le GaN sur du silicium donne accès: A des substrats bas coût de grand diamètre 150 et 200mm A l entière compatibilité avec les équipements standards de la microélectronique 9

10 10 UN FOCUS SUR LE GAN Current (A) Operating voltage from 10 to 250 V 12 billions $ Onboard Power supply (PC, IPad) Components for automobiles + Hybrids Power supply Communication Home Operating voltage from 250 to 1800 V 5 billions $ Electric car Inverter DC/AC Energy conversion Power supply AC adaptor 2.5 billions $ Industrial machines Operating voltage > 1800 V Railcar Power grid Electrical network SiC application area GaN can replace silicon if : -Not expansive -More efficient Voltage (V)

11 DRIVERS: OBJECTIF 200 C Fonctions inclues dans la puce GaN Fonctions inclues dans la puce driver SOI. détection de température, mesure de température de la puce GaN grâce à un capteur déporté, mesure de tension Vds Alimentation puce driver 11

12 INTÉGRATION INTEGRATION & CODESIGN Système Transistor Driver Module 1 génération 42 mm Module 2 génération 42 mm

13 INTÉGRATION / DESIGN Principe : L absence d une «body diode» sur les GaN, permet de réaliser plus facilement des composant bidirectionnels en tension et en courant Composants monolithiques bidirectionnels Normally-ON ou Normally-OFF Exemple d application : Convertisseur matriciel : (Carnot GaNBidir) Un seul étage de conversion Amélioration de la fiabilité : suppression de la capacité électrolytique Réinjection de l énergie de freinage MesI1 Conversion AC/DC et DC/AC : chargeur VE, PV Suppression des diodes de redressement Bidirectionnalité en puissance Thp11a Thp11b Thp21a Thp31a Thp31b Thp41a Ths1 Ths2 A Ths3 Ths4 Thèse avec le G2ELab Thp21b Thp41b

14 INTÉGRATION DE L ÉLECTRONIQUE DE COMMANDE MOTEUR PAG

15 MERCI POUR VOTRE ATTENTION! Charles FORT CEA Tech région Aquitaine