Bilan de l activité 2009 et perspectives Présentation du CIME Nanotech 5. Les moyens du CIME Nanotech 8. Le personnel 9

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2 SOMMAIRE Bilan de l activité 2009 et perspectives Présentation du CIME Nanotech 5 Les moyens du CIME Nanotech 8 Le personnel 9 Les moyens techniques 10 Utilisation des moyens du CIME Nanotech 31 La formation initiale 32 La formation continue 37 La recherche 40 Bilan général de l activité 44 Annexes 50 Rapport d activité CIME Nanotech 2008/2009

3 Bilan de l activité 2009 et perspectives 2010 Rapport d activité CIME Nanotech 2008/2009 2

4 Bilan de l activité en 2009 et perspectives 2010 En 2009 le CIME Nanotech, pôle CNFM de, a connu un volume d activité global (formation et recherche) proche de heures et une fréquentation de l ordre de 1607 utilisateurs. Ces chiffres marquent la consolidation de l activité du CIME Nanotech à un niveau très significatif après une période de progression qui a suivi l installation du centre sur le site de Minatec. Il est toutefois intéressant de noter que même si l activité formation a connu, comme nous l avions prévu, une stabilisation en 2009, l activité recherche a cru de près de 5% en La progression de l activité recherche est due en grande partie à la dynamique du service de conception et en particulier à la montée en puissance de l activité recherche des plateformes «microsystèmes» et «objets communicants». On constate également que l activité recherche des salles blanches a connu une progression significative si l on tient compte des heures recherche effectuées par les chercheurs de la plateforme technologique amont (la PTA) sur les équipements du CIME Nanotech. En effet, rappelons que le CIME Nanotech et la PTA ont décidé en 2009 de mutualiser leurs moyens de recherche installés sur la plateforme du CIME Nanotech. Les projets de recherche qui passent désormais par la PTA peuvent ainsi faire appel à l ensemble des équipements mais l activité est comptabilisée par la PTA. Ainsi, un millier d heures a été effectué par les projets de recherche en 2009 et une montée en puissance est prévue pour l année 2010 avec l installation de nouveaux équipements (lithographie nano-imprint, réacteur LPCVD, cuves électrolytiques, ). Dans le domaine de la formation, il est intéressant de noter les nouveaux travaux pratiques mis en place en Au-delà de l aspect quantitatif lié à son volume d activité, le CIME Nanotech veille à faire évoluer son offre pédagogique conformément à l évolution des besoins des filières de formation utilisatrices du centre. Cette évolution est opérée conjointement par les enseignants de ces filières et par le personnel technique du CIME Nanotech. Ainsi en 2009, dix nouveaux TPs ont été mis en place sur les différentes plateformes. A titre d exemple, on peut citer les nouveaux travaux pratiques d élaboration de cellules solaires à base de silicium cristallin. Cet exemple illustre parfaitement la démarche évolutive du CIME Nanotech puisqu il répond à de nouveaux besoins de formation nécessaire à la croissance du secteur de l énergie photovoltaïque. Durant l année 2009, le CIME Nanotech s est lancé dans une nouvelle mission orientée vers les lycées dont le principal objectif est la sensibilisation des plus jeunes à la nanoélectronique et aux nanotechnologies en général. Un cycle de douze heures de travaux pratiques a ainsi été suivi par une classe de première S d un lycée de l agglomération grenobloise. Cette action sera amplifiée en 2010 grâce à un programme national NANO-INNOV dont le CIME Nanotech est partenaire. Des moyens financiers importants ont été attribués pour cette action afin d accueillir une dizaine de lycée de l académie en L année 2009 a également vu la concrétisation d un partenariat fort avec le monde industriel via l installation dans les locaux du CIME Nanotech du bureau grenoblois de l association internationale SEMI regroupant les principaux équipementiers du domaine des micro- et nanotechnologies. Cette première étape a accompagné le montage d un projet de plateforme technologique au service des fabricants de ce type d équipements en partenariat avec SEMI et le CEA-LETI. Ce projet de plateforme censé aboutir en 2010, permettra au CIME Nanotech d accueillir dans son environnement de salles blanches des actions de développement et de validation de nouveaux équipements. Il conduira également à un partenariat renforcé avec le monde des entreprises. Le positionnement du CIME Nanotech aux croisées de la formation, de la recherche et de la valorisation a été la principale motivation de la démarche de SEMI dans son rapprochement avec le CIME Nanotech. Cet axe de collaboration Rapport d activité CIME Nanotech 2008/2009 3

5 constituera l un des vecteurs de développement de l action du CIME Nanotech dans les prochaines années et il illustre parfaitement la démarche de consolidation et de diversification de notre activité. En conclusion, le bilan de l activité 2009 illustre la poursuite de la consolidation des activités du CIME Nanotech dans ses principales missions qui sont le support à la formation et à la recherche. Ce bilan illustre également le développement du CIME Nanotech dans de nouveaux domaines comme l ouverture vers les lycées et le partenariat avec le monde industriel. L année 2010 s inscrira dans la suite logique de cette démarche et il est fort à parier que les retombées en termes de développement de l activité et de rayonnement du centre se concrétiseront avant la fin de l année. Ahmad BSIESY, directeur Mars 2010 Rapport d activité CIME Nanotech 2008/2009 4

6 Présentation du CIME Nanotech Rapport d activité CIME Nanotech 2008/2009 5

7 Introduction Le Centre Interuniversitaire de MicroElectronique et Nanotechnologies (CIME Nanotech) a été créé en 1981 par décision conjointe de l Institut Polytechnique de ( INP) et de l Université Joseph Fourier (UJF). Après avoir passé 25 ans dans les locaux du site Viallet, le centre s est installé en 2006 sur le site de MINATEC dans le Bâtiment des Composants Avancés (B.C.A.i). Depuis la rentrée universitaire 2006/2007, le CIME Nanotech accueille ses utilisateurs dans ses nouvelles infrastructures. Pour répondre aux besoins d enseignement et de recherche, l Institut polytechnique de et l Université Joseph Fourier ont mis en place autour de CIME Nanotech un réseau de plateformes tournées vers les micros, nanos et biotechnologies, l hyperfréquence et l optique guidée, les objets communicants, les microsystèmes et les capteurs. Cet ensemble, coordonné aux plateformes de recherche du site, offre un service unique et met à la disposition des filières d enseignements et des laboratoires de recherche des moyens et des équipements de toute première qualité. Au sein de cet ensemble, une salle blanche de 500 m² associée à la Plateforme de Technologique Amont (PTA) du site est ouverte au monde universitaire. Les missions du CIME Nanotech sont de : favoriser les enseignements, tant au plan de la formation initiale que de la formation continue, en mettant ses moyens technologiques et ses outils de conception à la disposition des formations de INP, de l UJF, du centre de formation en microsystèmes et des universités partenaires du GIP CNFM. permettre le développement de la recherche scientifique en ouvrant ses moyens aux laboratoires de recherche de INP, de l'ujf, ainsi qu'aux laboratoires partenaires du CNRS et du CEA. aider au développement économique en faisant bénéficier le secteur industriel, régional notamment, de ses moyens et de son offre de formation permanente. participer et soutenir les actions d enseignement et de recherche des programmes européens. Ces missions se déclinent en différentes actions : La formation initiale Dans le cadre de sa mission d enseignement, le CIME Nanotech accueille des formations appartenant aux universités grenobloises ainsi qu au réseau CNFM (Coordination Nationale pour la Formation en Micro et nanoélectronique). En formation initiale, les étudiants suivent des travaux pratiques encadrés au sein des plateformes du CIME Nanotech, mais peuvent aussi réaliser leurs projets/stages en libre service sur certaines plateformes. Au cours de cette année universitaire, le CIME Nanotech a participé à la formation de : «Spécialistes» en microélectronique : étudiants en formation à Bac +5, dont l année terminale est consacrée majoritairement à la microélectronique. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/2009 6

8 «Généralistes» : étudiants issus de formations en électronique essentiellement, mais aussi parfois de physique, d informatique, ou encore de formations plus généralistes. «Sensibilisés» à la microélectronique : étudiants sensibilisés par une approche pratique, en général de courte durée. Cette terminologie fait référence aux définitions retenues par le GIP CNFM (cf. rapport d activité du GIP CNFM 2008/2009, La formation continue Le centre de formation continue en microélectronique et microsystèmes installé au CIME Nanotech depuis sa création en 1999, organise, dans ses domaines de compétences, des stages à destination des entreprises du secteur de la microélectronique. Il participe et soutient aussi des actions de formations à distance dans le cadre de programmes européens tel «Leonardo Da Vinci» et «Socrates». La recherche Le CIME Nanotech est identifié centre de ressources pour la recherche en micro et nanoélectronique, en microsystèmes et en électronique de puissance. Le centre accueille les chercheurs des laboratoires de l Institut polytechnique de, de l Université Joseph Fourier, du Centre National de la Recherche Scientifique, de l Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, de l Ecole Centrale de Lyon, du Commissariat à l Energie Atomique de et du CNRS de Paris 7. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/2009 7

9 Les moyens du CIME Nanotech Rapport d activité CIME Nanotech 2008/2009 8

10 Les plateformes du CIME Nanotech sont regroupées en deux services ; service conception et test et service technologie et caractérisation. Chaque service regroupe 4 plateformes. Le service conception et test assure l encadrement technique et l accompagnement des activités des plateformes conception, hyperfréquence et optique guidée, microsystèmes et microcapteurs et objets communicants pour les applications embarquées. Le service technologie et caractérisation assure l encadrement technique et l accompagnement des activités des plateformes biotechnologies, caractérisation électrique, nanomonde et salle blanche. Le personnel En 2009 : - le CIME Nanotech compte 2 ingénieurs de recherche, 5 ingénieurs d études, 2 assistants ingénieur, 1 technicien, 1 adjoint technique, 1 administratif niveau technicien, 1 secrétaire (contractuelle) niveau technicien. A ces personnels permanents, il faut ajouter le directeur et le directeur adjoint du CIME Nanotech qui sont affectés au CIME Nanotech pour 50% et 25% respectivement. Par ailleurs, un professeur associé temporaire (PAST) est en charge du centre de formation continue en Microélectronique et Microsystèmes rattaché au CIME Nanotech. Le CIME Nanotech héberge la Présidence du GIP CNFM et son secrétariat et en gère la comptabilité. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/2009 9

11 Les moyens techniques Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

12 La plateforme biotechnologies Responsables Pédagogiques : Franz BRUCKERT, Franz.Bruckert@grenoble-inp.fr Marianne WEIDENHAUPT, Marianne.Weidenhaupt@grenoble-inp.fr Présentation La plateforme est située au rez-de-chaussée du CIME Nanotech. Elle comporte cinq salles : - une salle de préparation permettant la culture procaryote (40 m 2 ) - une salle de biologie moléculaire, pour la préparation et l analyse de macromolécules biologiques (ADN et protéines) (100 m 2 ) - une salle de culture cellulaire eucaryote (40 m 2 ) - une salle de microscopie optique (40 m 2 ) - une salle de mesures biophysiques et biotechnologiques (120 m 2 ) Equipements existants L équipement acquis permet de réaliser les activités scientifiques suivantes, la capacité désigne le nombre d étudiants qu il est possible d accueillir simultanément : Culture de cellules procaryotes Culture de cellules eucaryotes Activité Capacité 4 étudiants 4 étudiants Préparation de macromolécules biologiques (acides nucléiques et protéines) Analyse et dosage de macromolécules biologiques (gel d électrophorèse, spectrophotométrie, fluorescence) Observation des cellules (microscopie) Mesures cellulaires (absorbance, fluorescence) Préparation et analyse de biopuces ADN (fluorescence) Préparation et analyse de biopuces protéiques (SPRi) Culture de cellules procaryote ou eucaryote en fermenteur 24 étudiants 24 étudiants 4 étudiants 12 étudiants 4 étudiants 4 étudiants 4 étudiants Activités de formation existantes Les deux formations organisatrices proposent des TP sur les thèmes suivants : Activité Enseignants -INP Durée Biologie moléculaire et ingénierie des protéines Biologie cellulaire et ingénierie cellulaire Biopuces ADN et protéines Marianne Weidenhaupt, Franz Bruckert, Didier Delabouglise Marianne Weidenhaupt, Franz Bruckert, Didier Delabouglise Marianne Weidenhaupt, Franz Bruckert et de nombreux vacataires 20h 20 h Enseignants UJF-UFR de pharmacie Claire Durmort, Michel Sève, Rachid Walidi Claire Durmort, Michel Sève, Rachid Walidi Durée 3 sem. 3 sem. 8h Jean Breton, Michel Sève 8h L activité «biopuces ADN» est également ouverte à la formation permanente. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

13 Une description exhaustive des équipements de la plateforme est disponible sur le site web du CIME Nanotech. Activité générale : Formation initiale Le nombre total d heures étudiants réalisés sur la plateforme en est de 5070 h.e (voir détail en annexe 8). Activité générale : Recherche Au titre de la recherche, le LMGP utilise ponctuellement les équipements du la plateforme biotechnologies du CIME Nanotech suivants : machine à laver, autoclave, agitateurs. Objectifs et développement Investissements 2010 Les investissements à faire pour sont, par ordre de priorité : - installation de paillasses supplémentaires et achat de petit matériel pour la salle de mesures biophysiques et biotechnologiques. Cela permettra d accueillir deux groupes de étudiants en parallèle ; - achat d une imprimante réseau et raccordement des appareils au réseau : spectrophotomètre, lecteurs de microplaques, caméras gels, microscopes, lecteur de biopuces, lecteur SPRi, fermenteur ; - achat d un appareil de mesure ampérométrique (capteur glucose, sonde à oxygène) ; - lien avec la salle blanche : microfabrication pour la microfluidique ; - PCR quantitative. TP à développer en Au cours de l année , les TP suivants seront mis en place : Activité Enseignants Délai Culture cellulaire en fermenteur Claire Durmort Décembre 2010 Biopuces à protéines avec l appareil de SPRi Marianne Weidenhaupt et Franz Bruckert Septembre 2010 Mesure ampérométrique de concentration Septembre Didier Delabouglise de glucose et d oxygène 2011 Microfluidique pour l étude des cellules (en relation avec la salle blanche) David Peyrade, Marianne Weidenhaupt et Franz Bruckert Septembre 2011 Points particuliers A partir de juin 2010, la responsabilité technique de la plateforme sera confiée à un assistant ingénieur recruté à mi-temps entre le LMGP (Projet Mican : sous la direction de Catherine Picart) et la plateforme biotechnologies du CIME Nanotech. De la sorte, une assistance joignable en permanence pourra être apportée aux enseignants et aux étudiants qui travaillent sur la plateforme. En 2009 et 2010, nous avons accueilli des étudiants (1S) et des enseignants de lycée pour un TP sur l analyse d ADN par PCR. Cette expérience sera étendue en , grâce au recrutement d un enseignant vacataire dédié. L équipement de la salle de mesures biophysiques et biotechnologiques permettra d augmenter l utilisation de la plateforme sans accroître les problèmes d emploi du temps. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

14 La plateforme caractérisation électrique Responsable Pédagogique : Raphaël CLERC, raphael.clerc@enspg.inpg.fr Responsable Technique : Delphine CONSTANTIN, delphine.constantin@grenoble-inp.fr Présentation de la plateforme caractérisation électrique (CE) a. Personnel impliqué dans l organisation et la gestion de la plateforme CE Ingénieur d étude : Delphine Constantin (10 %). Responsable Pédagogique : Raphaël Clerc. Co-responsable : Quentin Rafhay b. Bilan des équipements disponibles en Les équipements suivants sont actuellement disponibles au niveau de la plateforme CE du CIME Nanotech : Mesure I-V : * 4 analyseurs de paramètres: 3 HP4155 Semiconducteur Analyser associés chacun à une station sous pointes (4 portepointes) et à un traceur 1 Keithley 4200 équipé d une station avec 4 porte-pointes et une imprimante USB * Un boîtier Agilent pour l analyse de composants montés sur puce. Mesure C-V : Trois bancs complets de mesure C(V) 1) un HP 4275 et un HP chuck + porte-pointe avec pilotage par ordinateur sous labview 2) un HP 4275 et un HP chuck + porte-pointe avec pilotage par un ordinateur via le logiciel MDC 3) un LCR meter Agilent E chuck + porte-pointe avec pilotage par un ordinateur via le logiciel MDC Simulation : Une station sun avec accès aux outils de simulation (sous condition d un compte existant) Activité générale de la plateforme CE en c. Fréquentation de la plateforme CE en La plateforme de caractérisation électrique du CIME Nanotech a accueilli au total 3004 H de formation (nombre d élèves x durée d une formation) : 2643 H en formation initiale et 361 H en formation continue. La majeure partie de ces heures ont été effectuées dans le cadre de formation en école d ingénieur (voir figure). NB : En , il y a eu 2727 H de formation initiale et 490 H de formation continue (total : 3217 H) d. Evolution de l utilisation de la plateforme CE entre et Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

15 e. Actions menée au cours de l année I. Formation Une formation à destination des enseignants utilisateurs de la plateforme caractérisation électrique et aux nouveaux enseignants futurs utilisateurs a été organisée en novembre 2008 afin de les sensibiliser aux équipements déjà en place et aux nouveaux acquis et installés récemment. Acquisition d une station sous pointe et installation du LCR meter E4980 d Agilent. Acquis en 2007 et provisoirement installé à cette période, l installation complète du LCR meter (E4980) piloté par MDC a été finalisée début 2009 avec la mise en place d un système de pilotage indépendant (investissement 2009). Cette dernière installation a nécessité par ailleurs du mobilier supplémentaire ainsi qu une légère réorganisation de la salle de caractérisation. Une formation plus précise sur l utilisation de l Agilent 4980, associée à son propre système de pilotage, s est tenue en mars 2009 par la société MDC (suite à l installation complète du banc). Cependant, pour rendre ce nouveau banc de mesure totalement indépendant des deux anciens, une ancienne station sous-pointes, initialement dédiée aux mesures I(V), a été modifiée au 2 ème trimestre 2009 pour l adapter à de la mesure C(V). Objectifs et futurs développements f. Développement de nouveaux TPs Un des objectifs principal de la plateforme CE est de proposer une variété suffisante de TP possible illustrant les différentes techniques de caractérisation électrique utilisées en industrie ou dans la recherche. Pour cela, un nouveau TP est en préparation, et d autres sont actuellement au stade de réflexion. I. TP photovoltaïque Dans le contexte actuel du développement des énergies renouvelables, la production et l amélioration des cellules photovoltaïques deviennent un enjeu majeur. Afin de former les étudiants de l école d ingénieur Phelma, un TP sur l effet photovoltaïque est à l étude au niveau de la plateforme Salle Blanche. Au sein de la plateforme CE, une réflexion est en cours pour proposer une caractérisation électrique des composants photovoltaïques réalisés. II. Ecriture et effacement des mémoires non volatile? A plus long terme, il est aussi nécessaire de développer des TP de caractérisation de composants qui ne sont pas nécessairement réalisés au CIME Nanotech. A titre d exemple, la caractérisation des mémoires non volatiles est un domaine très spécifique. L écriture et l effacement de ces composants impliquent des phénomènes complexes mais aisément mis en évidence par des mesures I-V. Ce type de mesure pourrait être mis en place au niveau de la plateforme CE, illustrant ainsi pertinemment certaines parties du cours de physique des semiconducteurs suivi par les étudiants. g. Investissement / acquisition à moyen terme L investissement fin 2009 dans un deuxième boîtier de caractérisation pour dispositifs montés sur puce va permettre d offrir 2 postes de travail distincts pour tester les composants montés. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

16 Plateforme conception et test Responsable Pédagogique : Katell MORIN-ALLORY, katell.morin@imag.fr Responsable Technique : Alexandre CHAGOYA, Alexandre.Chagoya@minatec.grenoble-inp.fr Présentation La plateforme conception et test existe depuis la création du CIME Nanotech en Elle a été créée pour supporter les activités des universités dans le domaine de la conception microélectronique à la fois pour ces missions d enseignement que de recherche. A ce jour, la plateforme offre un large éventail de logiciels de CAO microélectronique et microsystèmes. En effet, les concepteurs disposent d un environnement complet, intégrant les principales suites de logiciels de conception, qui leur permet de concevoir aussi bien des systèmes analogiques, numériques ou mixtes que des microsystèmes. Ce dispositif logiciel est complété par une salle dédiée au prototypage des circuits intégrés et une salle équipée d un testeur industriel permettant de valider le fonctionnement des puces lors de leur retour de fabrication. Une activité à distance est prévue via les réseaux informatiques du site. L'équipe gérant la plateforme est constituée de 4 personnes: Alexandre Chagoya : responsable technique Support CAO: gestion/installation logiciels et bibliothèques des fondeurs Environnements utilisateur: création des comptes,... Bernard Bosc : Administration réseau et Unix, planning des salles, facturation, patrimoine, téléphonie. Robin Rolland : Responsable test et prototypage des circuits intégrés numériques et analogiques, support CAO des circuits programmables (gestion logiciels et matériel) Katell Morin-Allory : responsable scientifique Interface entre les utilisateurs scientifiques ou académiques et l'équipe. Moyens techniques et équipements conception 4 serveurs UNIX, 50 stations de travail SUN SOLARIS, 2 unités de sauvegarde. Nombreux périphériques (traceur A0, 8 imprimantes, scanner, 4 vidéoprojecteurs, 4 systèmes de sauvegarde indépendants). 12 logiciels industriels (Cadence, Mentor-Graphics, Synopsys, Silvaco, Ansys,Dolphin, ) comprenant la synthèse de haut niveau, la conception logiciel-matériel, la conception submicronique, la synthèse et la simulation VHDL, la saisie de schéma, les simulations électriques et logiques, le dessin de masques, la vérification des règles géométriques et topologiques, la conception de microsystèmes et la conception technologique. Des logiciels de conception de circuits programmables (Altera, Xilinx, Quartus, Ise). Design Kits de 5 fondeurs (AMS, ST, Atmel, UMC, TSMC) pour les principaux logiciels de CAO de circuits intégrés, correspondant à une dizaine de technologies. Nombreux utilitaires du GNU. Moyens techniques et équipements Test des circuits logiques et analogiques Test sous pointes et en boitiers (testeur IMS ATS1). Mise au point des prototypes, analyse des défaillances. Accès à distance au testeur Verigy 3000 du CNFM installé au LIRMM de Montpellier. Moyens techniques et équipements prototypage 20 PC en double boot Windows et Linux, appareils de mesure (oscilloscopes, générateurs de signaux, analyseurs de spectre, multimètres,...), Station sous pointes Wentworth, Loupe binoculaire stéréoscopique, cartes Excalibur d ALTERA pour l enseignement des SoC (System on Chip), Cartes V2P de Xilinx. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

17 Activité générale L'activité se partage entre la recherche (76% des heures d'utilisation), l'enseignement en formation initiale (23%) et la formation continue (1%). Enseignement Le tableau en annexe 3 montre la répartition des enseignements effectués au CIME Nanotech sur la plateforme conception selon l'origine, les filières, le nombre d'étudiants le nombre d'heure de connexion. Cette année, 365 étudiants ont utilisés les moyens du CIME Nanotech. Leur origine est diverse: 69% viennent de INP, 29% de l'ujf et 2% de Montpellier. Le nombre d'heure de connexion est de heures. Les filières représentées sont nombreuses: Microélectronique, Physique des composants, Master Professionnel CSINA, Master Recherche MNE. En tout 21 types de travaux pratiques sont proposés allant d'un niveau d'initiation à un niveau de spécialisation. Recherche La recherche est la principale activité du CIME Nanotech, elle représente heures de connexion pour 143 chercheurs répartis sur 4 laboratoires. Il est à noter que les heures de conception sont principalement effectuées à distances, en revanche les heures de prototypage se font sur place et nécessite souvent la présence de Robin Rolland. Ces recherches sont menées dans le cadre de différents contrats. Le tableau suivant résume toutes ces données. Bilan activité CIME Nanotech 2008/ Conception et test - Recherche Laboratoire Ville Ecole / Tutelle TIMA IMEP UJF / INP /CNRS UJF / INP /CNRS Nb heures recherche Conception Nb heures Testprototypage Atelier % utilisation Forfait Nb chercheurs , , , ,04 14 G2Elab INP , ,49 22 GIPSA Lab UJF / INP /CNRS , ,11 7 Total 2008/ , Total 2007/ , Autres activités La plateforme de conception prend en charge le support CAO et les sauvegardes quotidiennes de toutes les données. Elle gère aussi des machines pour les laboratoires: 2 stations protégées réservées à TIMA (au CIME Nanotech) 3 stations pour l'imep (à l'imep) Pour l'ensemble des plateformes du CIME Nanotech, la plateforme conception et test gère tous les réseaux (informatique, wifi, téléphonie), la bureautique (fixe et nomade), les sauvegardes de la bureautique, l'achat de PCs, terminaux, imprimantes et autres périphériques. Elle sert de support informatique et électronique pour la salle blanche. Elle offre un service d'impression de posters pour les présentations des laboratoires (environ 1000 par an). Objectifs et développement La plateforme va poursuivre le déploiement des machines Linux. Elle compte interagir plus activement avec les autres plateformes: Microsystèmes et capteurs: support CAO (Ansys, Coventor, Virtuoso, AMS) Salle blanche : fabrication des circuits (ou microsystèmes) conçus en CAO Intégration de la gestion informatique des comptes des utilisateurs de la plateforme HOG. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

18 Plateforme hyperfréquence et optique guidée Responsable Pédagogique : Florence PODEVIN, podevin@minatec.inpg.fr Responsable Technique : Aurélien MORALES, aurelien.morales@mintec.grenoble-inp.fr Présentation de la plateforme et de ses équipements Historique et objectifs de la plateforme HOG La plateforme a été créée en 1984 sous l impulsion, notamment, de Michel Bouthinon, alors enseignant à l Ecole Nationale Supérieure d'electronique et de Radioélectricité de (ENSERG). Il s agissait alors d un laboratoire (le LHOG pour Laboratoire d Hyperfréquences et d Optique Guidée), en dépendance directe avec l ENSERG. Un ensemble de travaux pratiques spécifiques aux circuits et systèmes en radiofréquences et en optique guidée était alors proposé à diverses formations propres à INP. Le nombre de bancs de manipulation a peu à peu augmenté. De 7 postes en 1985, il en compte aujourd'hui 17, modulables, ainsi qu'une dizaine de postes de CAO. Des logiciels de simulation et de conception sont disponibles dans les diverses thématiques depuis 1992 et font l objet d une mise à jour annuelle. Les outils se sont diversifiés : optique intégrée, optique en espace libre puis les télécommunications depuis les années Parallèlement, le LHOG s est ouvert peu à peu aux autres formations dépendant d autres universités En septembre 2006, dans le cadre de son déménagement sur le site de Minatec, et conjointement avec d autres salles proposant des outils spécialisées, le laboratoire a rejoint le Centre Interuniversitaire de MicroElectronique (CIME), pour devenir une des différentes plateformes de l entité CIME Nanotech. Les points forts de la plateforme HOG sont la modularité des équipements, la mise à disposition de "TP clef en main" ainsi que des conditions de travail très conviviales. Chaque formation s assure de venir avec son enseignant mais ceux-ci peuvent être formés par les responsables de la plateforme. En retour, les commentaires des différentes formations permettent une évolution régulière des TPs et des textes proposés ainsi qu une ouverture sur d autres façons d enseigner. La plateforme HOG assure des services de formation continue, soit à la demande d'industriels soucieux d'effectuer une démonstration de leurs produits phare dans des locaux accueillants et bien adaptés à leurs mesures spécifiques en hyperfréquence, télécommunications ou optique, soit au travers du service de formation continue du groupe INP. Les travaux pratiques de la plateforme HOG En résumé, les objectifs visés par la plateforme sont la mise à disposition d équipements de qualité dans les domaines suivants : Test et mesure radiofréquences et hyperfréquences Systèmes de télécommunications Optique guidée Conception et simulation Montage de composants Nous détaillons ci-dessous la liste des différents équipements disponibles Radiofréquences et Hyperfréquences : Guides d'ondes rectangulaires en bandes X : concepts de base de la propagation sur les guides. Mesure automatique de facteur de bruit : notion de bruit, principe de mesure, limitations. Analyse temporelle TDR/TDT : étude de la propagation d impulsions sur les lignes, application aux circuits logiques rapides, caractérisation d interconnexion planaires et coaxiales. Caractérisation d antennes en bande X : principales caractéristiques, principe de mesure. Analyse scalaire de réseaux : notion d erreurs de mesure, normalisation, détermination du module du coefficient de réflexion/transmission. Analyse vectorielle de réseaux 300 KHz-3GHz : erreurs systématiques de mesures, calibrages, paramètres S. Analyse vectorielle de réseaux 45 MHz-26GHz : erreurs systématiques de mesures, calibrages, paramètres S. Test sous pointes hyperfréquences de circuits MMICs Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

19 Systèmes de télécommunications Caractérisation de diodes lasers pour les télécommunications : caractéristique puissance/courant, comportement en température, analyse spectrale optique, modulation HF. Transmission numérique RF et par fibre optique : mesure du taux d erreur binaire, diagramme de l œil, étude en bande de base, sur porteuse hyperfréquence et optique. Optique et optique guidée Caractéristiques des principaux composants d optique multimode intégrés sur verre : étude du gradient d indice d un guide planaire par la méthode des Mlines, détermination des pertes en sortie d un guide planaire de largeur limitée. Caractérisation de composants d optique intégrée monomode Caractérisation de fibres optiques par rétrodiffusion : pertes linéiques, indices, étude d une interconnexion dans l air, perte par rayon de courbure. Etude d un laser NdYag expérimental pompé par diode laser : étude de la diode pompe AsGa, effet laser, doubleur de fréquence. Conception et simulation : Conception de circuits RF et microondes monolithiques MMICs et hybrides HMICs : Logiciel ADVANCED DESIGN SYSTEM d'agilent Technologies Conception de circuits d optique intégrée : Logiciel OptiBPM d Optiwave Corporation Simulation des systèmes de communications numérique : Logiciel COMSIS d IPSIS Salle de montage électronique : 1 four pour soudure des composants CMS (disponible sur la plateforme microsystème) Divers composants CMS Activité générale L activité générale de la plateforme se sépare en deux domaines bien distincts : la formation initiale et la formation par la recherche. Nous détaillons ci-dessous les deux aspects. Formation initiale Les actions récentes. Nous avions envisagés en , la mise en place de deux nouveaux TPs. Ceci est désormais chose faite. Un TP de «Découvertes des télécommunications» que les élèves peuvent suivre dès le niveau L3 est mis en place pour la 2 ème année consécutive. Il s agit de monter une liaison full-duplex afin de pallier le déficit de liaison hertzienne dans certaines salles du bâtiment. Les élèves ont à monter entièrement le système à l aide de modules mis à leur disposition. Ils ont également à caractériser ces modules (antennes, amplificateurs, filtres et liaison par fibre optique). Le but est de leur présenter l essentiel des informations au montage de la liaison complète, sans rentrer dans les détails techniques mais en leur donnant justement l envie d aller comprendre ce qui se cache derrière leurs observations. Nous cherchons à mettre l accent sur la pratique au service de la théorie. Une nouvelle manipulation est également proposée aux élèves de niveau M2 depuis cette année, concernant le test sous pointe de composants hyperfréquences MMICs (capacitifs, inductifs et actifs). Ceci permet aux élèves de faire le lien entre plusieurs cours et / ou plusieurs travaux pratiques (TP salle blanche / TP RF, etc ) ainsi que de participer à une technique de mesure largement répandue au sein de la microélectronique industrielle. En se référant au tableau bilan de l activité de formation initiale au cours de l année universitaire , on peut constater que le volume total d heures étudiants enregistrées augmente par rapport à l année dernière. La hausse constatée d environ 10 % est globalement le résultat des observations suivantes : L année universitaire a été une année de transition pour les nouvelles écoles de INP. Le nombre d heures étudiants a augmenté cette année du fait que la 3ème année des anciennes écoles existait encore et que certains TPs et Miniprojets se sont fait en 3ème année ENSERG, ENSPG ainsi qu en 2ème année Phelma. L effectif étudiant du master international «Communication Systems Engineering» a augmenté cette année passant de 10 à 14 étudiants. Les autres composantes n ont pas enregistré de variation sensible par rapport à l année dernière, que ce soit dans leurs effectifs étudiants ou dans le contenu de la formation pratique suivie sur la plateforme HOG. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

20 Au cours de l année , 244 étudiants ont été formés sur notre plateforme. Ces étudiants proviennent de 8 composantes issues de 2 universités de l académie Grenobloise. INP est l université la plus représentée avec 90 % de la population étudiante formée, viennent ensuite l UJF avec 10 %. Pour information, on pourra trouver ci-dessous le taux d'utilisation de la plateforme HOG par composante : 12% 16% 26% 11% 6% 5% 7% 17% ENSERG 3A+Phelma SEI 2A INP/CPP INP/ESISAR INP/Master CSE ENSPG 3A+Phelma PNS 2A INP/Master OR INP/Dpt Télécom UJF/Polytech Formation par la recherche Depuis qu elle a rejoint l entité CIME Nanotech, la plateforme HOG s ouvre de plus en plus aux laboratoires de recherche qui peuvent trouver, dans des gammes de fréquences relativement modestes (maximum 26 GHz) les moyens de tester rapidement le comportement de leurs circuits. Ceci a été le cas notamment dans le cadre d une collaboration avec le laboratoire TIMA en mars 2009, pour le test de circuits dédiés à la mesure intégrée des performances d un LNA, dans le cadre de la thèse de Jeanne Bongo. Des collaborations avec le laboratoire voisin IMEP-LAHC ont également lieu de façons sporadiques dans le cadre de l utilisation d un instrument de test pour les télécommunications, commun à la plateforme de test HF de l IMEP-LAHC et notre plateforme HOG (matériel commun de par l historique). Objectifs et développements Nous pourrons distinguer ici également les deux axes que sont l enseignement et pour la recherche. Enseignement Dans un autre contexte, qui est celui de la caractérisation hyperfréquences, une nouvelle manipulation va être proposée aux élèves de niveau M2, concernant le test sous pointe de composants hyperfréquences (capacitifs, inductifs et actifs) réalisés au sein de la salle blanche du CIME Nanotech. Ceci permettra aux élèves de faire le lien entre plusieurs cours et / ou plusieurs travaux pratiques (TP salle blanche / TP RF, etc ) ainsi que de participer à une technique largement répandue au sein de la microélectronique industrielle. Les objectifs à long terme concernent la pérennisation des enseignements mis en place. L objectif à très court terme concerne la rénovation du banc mesures d antennes. Les éléments sont actuellement vieillissant et la mesure devient délicate car sensible au bruit (dynamique trop faible de la chaîne de mesure). Nous nous orientons plutôt vers des TPs clef en main mais souhaitons néanmoins prospecter parmi divers bancs de mesure d antennes universitaires afin de comparer les solutions envisageables. Recherche Nous poursuivons nos efforts de collaboration avec les chercheurs tant de TIMA que de l IMEP- LAHC et sommes ouverts à tous types de collaboration pour laquelle nous pouvons apporter notre expertise RF sur des fréquences de l ordre du GHz. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

21 Plateforme microsystèmes et microcapteurs (P2M) Responsable Pédagogique et Recherche : Skandar BASROUR, Skandar.Basrour@imag.fr Ingénieur de la plateforme : Loïc VINCENT, Loic.Vincent@minatec.grenoble-inp.fr Présentation Cette plateforme historiquement rattachée à Polytech a rejoint le CIME Nanotech en Juillet Les missions de la Plateforme microsystèmes et microcapteurs (P2M) concernent: la formation initiale dans le domaine de la caractérisation de capteurs (travaux pratiques, projets d'étudiants, stages d élèves ingénieurs..), l accueil de doctorants travaillant dans le domaine des microsystèmes, l accueil de projets industriels (soutien aux PMI). Activités pédagogiques La plateforme est organisée autour de manipulations thématiques qui utilisent des bancs d'évaluation de capteurs, et de travaux pratiques dédiés à l instrumentation virtuelle pour la mise en œuvre de bancs de mesures automatisés. Les travaux pratiques disponibles sur la P2M sont : 1 banc pour la caractérisation statique et dynamique de capteurs de température constitué de : -1 enceinte thermique chaud/froid (HART) -12 capteurs (sonde Pt, thermistance, capteur silicium, thermocouple) -1 PC avec carte d'acquisition et logiciel d acquisition 2 bancs pour les mesures d accélérations, qui permettent aussi de faire une introduction aux principes du contrôle non destructif utilisant les ondes acoustiques. Ils sont constitués de : -1 pot vibrant + alimentation de puissance -3 accéléromètres piézoélectriques en compression et cisaillement -1 PC avec une carte pour le pilotage du pot vibrant et acquisition/traitement des signaux provenant des accéléromètres. un banc de caractérisation et modélisation de microrésonateur en quartz constitué de : -1 analyseur de spectre/réseaux HP 35660A -un quartz horloger -1 PC avec carte d acquisition pour le pilotage du HP 35660A un banc de caractérisation de MEMS par interférométrie: -un vibromètre Polytec OFV 3001, -une table antivibratoire Newport, -un module constitué de 2 platines motorisées de déplacement Newport -un microcomposant vibrant (micropoutre ou membrane) -1 PC avec une carte oscilloscope NI5411, une carte générateur arbitraire NI5102 et une carte GPIB pour le pilotage des platines de déplacement un banc pour les mesures de déplacements constitué de: -1 table de déplacement Micro contrôle TL 78 avec son bloc d alimentation -2 capteurs (LVDT et potentiométrique) -1 PC avec carte de pilotage et une carte d'acquisition un banc de caractérisation d une photodiode : -1 amplificateur à détection synchrone EG PC avec une carte pour le pilotage de l EG neufs TP d instrumentation virtuelle, chaque TP utilise : -1 PC avec un logiciel de programmation graphique de type Labview ou HP VEE -1 carte d acquisition A/D et de commande D/A -des capteurs et actionneurs -un générateur de fonction et un oscilloscope Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

22 La plateforme accueil aussi des étudiants pour des projets mettant en œuvre des capteurs, des microsystèmes, mais aussi la mise au point de bancs de caractérisation. Pour mener à bien leurs projets, les étudiants disposent en plus du matériel décrit précédemment de divers instruments et appareillages (1 alimentation HP 6641, 1 étalon ADRET 103A, 1 sonde de courant actif Tektronix, un fréquencemètre et 1 RLC mètre, plusieurs multimètres, 1 four pour les circuits CMS, etc..) pour la réalisation de prototypes et de divers logiciels de simulations pour la conception (LTSpice IV, SMASH, PROTEL,...). Activités de recherche La plateforme capteurs et microsystèmes a pour objectif de favoriser la synergie des recherches des nombreux chercheurs et laboratoires du site Grenoblois travaillant sur les thèmes des microcapteurs, microactionneurs, microsources d énergie, nouveaux composants de puissance etc. La dimension «système» est essentielle de par les aspects multiphysiques et multiniveaux tant de la conception intégrée, que de la technologie, mais aussi l alimentation, la commande et la communication. Ainsi cette plateforme s adresse aux chercheurs du site travaillant sur lles Power MEMS, les microsystèmes autonomes et communicants, les environnements intelligents, la microfluidique et les applications microbiologique etc... A l heure actuelle les laboratoires G2ELab et TIMA sont très fortement impliqués financièrement et scientifiquement dans les activités de recherche de cette plateforme. Depuis 2006, divers doctorants des deux laboratoires ont participé au montage de bancs de caractérisations de microcomposants qu ils ont auparavant conçus et réalisés. Ainsi deux bancs de caractérisation dédiés uniquement à la recherche sont actuellement fonctionnels. Le premier banc concerne l étude de microcomposants magnétiques pour la fluidique. Il est constitué de 1 microscope optique Olympus BX 51, 1 caméra d acquisition rapide, 1 table antivibratoire un PC avec des cartes d acquisition et de commande. Le second banc concerne la caractérisation de microgénérateur électromécanique. Il est constitué de : 1 pot vibrant avec son alimentation et un accéléromètre pour l asservissement, 1 PC pour la commande du pot et l acquisition des signaux en provenance des capteurs 1 mini enceinte permettant des caractérisations sous vide primaire 1 capteur de déplacement de la marque MTI Fotonic Sensor (2100) avec 2 sondes Activité générale Pour les raisons historiques évoquées précédemment, les travaux pratiques dispensés sur la P2M ont visés essentiellement des formations de l université Joseph Fourier (Filières 3i et Matériaux de Polytech et Masters de l UFR de Physique). Depuis l année universitaire , diverses formations de -INP utilisent aussi les ressources pédagogiques de cette plateforme. Pour l année , trois nouveaux TP seront développés. Le premier concerne un banc d étalonnage absolu d accéléromètres, le second portera sur des caractérisations de microrésonateurs par des méthodes sans contact (méthode du couteau, stroboscopie etc..). Finalement le troisième TP portera sur les caractéristiques de microrésonateurs sous vide et en fonction de la température. Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

23 Plateforme Nanomonde Responsable Pédagogique : Hermann SELLIER: hermann.sellier@grenoble.cnrs.fr Responsable Technique : Simon LE DENMAT: Simon.Ledenmat@minatec.grenoble-inp.fr Présentation Depuis 2004, la plateforme Nanomonde accueille des étudiants du niveau L3 au Doctorat pour des travaux pratiques de 4h ou 8h en Nanosciences et Nanotechnologies autour de plusieurs postes de travail : deux AFM, un STM, et un Profilomètre Optique, et depuis cette année un «Nanomanipulateur à retour d'effort». Plusieurs de ces équipements sont similaires à ceux rencontrés en laboratoire ou en industrie. De nombreux TP de niveaux différents sont proposés : initiation, perfectionnement et expert. Ces TP sont généralement intégrés dans une UE de type généraliste sur les Nanosciences ou les Nanotechnologie, ou une UE plus spécifique sur la microscopie en champ proche. Des TP «initiation» sont proposés sur chacune des techniques présentes sur la plateforme. Par exemple un TP sur l étude du graphite par STM : observation et mesures des terrasses avec une résolution atomique, spectroscopie tunnel pour l étude des propriétés électroniques, et mise en évidence des limites de l appareillage. Les TP «perfectionnement» sont proposés sur les AFM, avec de la microscopie en mode dynamique à l air et en milieu liquide. Les TP «experts» concernent principalement les modes électriques de l AFM avec par exemple un TP autour de l injection et la détection de charges électriques dans des clusters de silicium. Un TP concernant la nano-lithographie par oxydation locale du silicium est aussi disponible sur demande. Grâce à l étendu des possibilités offertes par la plateforme Nanomonde, des étudiants d origines diverses peuvent y suivre des TP, à savoir : des étudiants des écoles d ingénieurs de INP, ceux de l UFR de physique et UFR de Chimie de l UJF, ainsi que des jeunes chercheurs suivant l école européenne ESONN. Régulièrement l offre de TP s enrichit sur la base des progrès effectués en recherche ainsi que sur les demandes des industriels du bassin grenoblois. Activité générale Bilan de l'utilisation en formation initiale et en recherche Le nombre d'étudiants en formation initiale, ayant utilisé la plateforme Nanomonde pour faire des TP, était de 166 en , 232 en , et 210 en (soit 1560 heures d'enseignement). Ce nombre tend désormais à se stabiliser car la plupart des formations potentiellement intéressées utilisent maintenant la plateforme Nanomonde. L'utilisation de la plateforme pour des activités de recherche (170 heures en 2008/2009) et pour l'école européenne en Nanosciences et Nanotechnologies ESONN (240 heures en aout 2009) représente une partie moins importante, mais tout de même significative, de l'activité de la plateforme. Nanomanipulateur à retour d effort : une immersion totale dans le «Nanomonde» Le nouveau «Nanomanipulateur à retour d effort» permet d'appréhender de manière originale le comportement de la matière à l'échelle atomique. L utilisation de la réalité virtuelle permet de modéliser et de créer une nanoscène qui, couplée à une plateforme multisensorielle, permet à l utilisateur de s immerger pleinement dans le nanomonde et de ressentir l effet de ses actions à travers ses mains, ses oreilles et ses yeux. La nanoscène interactive représente par exemple une surface à l échelle atomique où l utilisateur peut explorer les interactions de type Van der Waals, électrostatique ou encore capillaire via une pointe AFM modélisée qu il pilote par un système haptique. Grâce au système haptique l utilisateur peut sentir la topographie de la surface à travers le couplages des différentes forces dont l intensité et l action varient en fonction de la distance pointe-surface : loin de la surface, les forces électrostatiques nous attirent doucement vers la surface, puis soudain la main est happée violemment et se colle à la surface traduisant l action de la force de capillarité, si on continue à s approcher l intensité de la force diminue puis augmente à nouveau mais s inverse, à savoir qu elle repousse la main, signifiant ainsi que la matière ne peut être facilement pénétrée ; on décide alors de retirer sa main et là surprise on reste «collé» et on se trouve obligé de tirer très fort pour soudain être libéré instantanément. En fait l utilisateur vient juste d expérimenter une courbe de force, procédure couramment utilisée en microscopie de force atomique (AFM) pour mesurer les forces d adhésion à l échelle nanométrique (forces qui ont permis entre autre de comprendre pourquoi le lézard Gecko peut marcher au plafond et qui pourraient conduire à la mise au point d une colle universelle). Rapport d activité CIME Nanotech 2008/

24 En pratique, le «Nanomanipulateur à retour d effort» va permettre d aborder au cours d un TP de 4h, la manipulation de nano-objets et d illustrer les principales stratégies de manipulation à l échelle nanométrique ainsi que le rôle joué par l environnement de travail ou encore les caractéristiques de la sonde AFM (raideur, taille de l apex ). Tous ces paramètres sont facilement ajustables dans le programme. Cet instrument installé début 2008 au sein de la plateforme Nanomonde du CIME-Nanotech constitue un système unique en France pour aborder les questions de manipulation d objets à l échelle nanométrique, ce qui est quasiment impossible à réaliser lors d un TP avec un AFM classique. Les premiers TP autour du Nanomanipulateur ont commencé dès 2009 auprès des étudiants de niveau L3 de la filière Nanotech de l INP, et seront ensuite proposés aux étudiants de Masters de l UJF et aux doctorants de l'école européenne ESONN. Retour sonore Nano-objet en interaction avec la surface Pointe AFM Système haptique : un joystick Nanoscène virtuelle interactive Surface à l échelle atomique Objectifs et développement La plateforme Nanomonde du CIME Nanotech de continue donc d'élargir son offre en travaux pratiques grâce au développement et à l'acquisition de nouveaux instruments. Les perspectives de la plateforme sont multiples : l'élaboration de nouveaux sujets de travaux pratiques comme la Microscopie de Force Magnétique (MFM), la modernisation de certains appareils existants (microscopes optiques, STM Nanosurf Easyscan 2), l'accueil de classes de lycéens pour des TP «Découverte des Nanosciences et Nanotechnologies» (programme Nano@School). Rapport d activité CIME Nanotech 2008/