Les grands instruments offrent des performances inégalées pour la caractérisation avancée des objets électroniques. Cependant, l’accès à ces instruments a été conçu pour des utilisateurs experts, ce qui est fréquemment le cas chez les chercheurs universitaires, mais moins chez les utilisateurs industriels. Le point avec Ennio Capria, Directeur du programme Caractérisation de l’IRT Nanoelec.
Ennio Capria, Directeur adjoint des relations industrielles à l’ESRF, dirige le programme Nanoelec/Caractérisation (c) P.Jayet/CEA
Qu’apportent les grands instruments à la R&D en électronique ?
Premièrement, nous pouvons explorer la topographie, la morphologie, les propriétés physiques et la composition des composants avec une précision extrême et une très haute résolution. Grâce au pouvoir de pénétration très élevé des neutrons et des rayons X, il est possible de le faire de manière non destructive, sans les ouvrir ni les détruire.
Ce caractère non destructif est un avantage majeur lors de la vérification de la qualité de procédés de fabrication, dès le stade R&D. Le deuxième axe de travail consiste à étudier les effets des rayonnements ionisants sur les composants et les systèmes. Nous recevons un nombre croissant de demandes dans ce domaine.
Quel est l’intérêt de l’écosystème grenoblois dans ce domaine ?
A Grenoble, nous bénéficions de la présence d’infrastructures de recherche européennes extrêmement puissantes et totalement uniques, notamment la source de neutrons ILL et le synchrotron ESRF. Nous avons aussi le CNRS/LPSC dont l’accélérateur produit des neutrons de haute énergie. Certes, en 2020, la disponibilité des infrastructures était limitée : . d’une part, la crise sanitaire a compliqué l’accès aux expérimentations et, d’autre part, nos instruments ont subi de nombreuses évolutions nécessitant des arrêts temporaires. Mais grâce à la nouvelle source EBS, la luminosité de l’ESRF a augmenté de deux ordres de grandeur et il constitue désormais la source synchrotron la plus puissante au monde. Coté, ILL, nous avons installé un nouvel instrument dédié aux essais d’irradiation, appelé Tenis. Enfin, la source Genesis du CNRS qui produit des neutrons de 2,5 et 14 MeV a bénéficié d’un gain de flux important.
Pourquoi développer un centre d’expertise pour les effets des rayonnements sur les composants électroniques ?
Nous cherchons en particulier à examiner le problème émergent de la perte de fiabilité qui accompagne la miniaturisation ultime et les intégrations parfois complexes des appareils électroniques. La cause en est le bruit de fond du rayonnement atmosphérique présent à la fois en altitude et au sol. L’objectif est de donner à notre industrie un avantage concurrentiel dans le domaine de la fiabilité. Les grands instruments sont un moyen très puissant pour mesurer la sensibilité des nouvelles technologies électroniques aux rayonnements ionisants et aux neutrons, notamment le fond de rayonnement atmosphérique.
Quels problèmes étudiez-vous ?
Par exemple, l’intelligence artificielle embarquée à bord d’un avion pourrait-elle échouer lorsque l’ordinateur de bord est soumis à un rayonnement plus intense à haute altitude qu’au sol ? Combien de temps des puces mémoire bon marché peuvent-elles résister au rayonnement ambiant dans une locomotive, un poste de radio ou même dans nos poches ? C’est le type de question que nous pouvons explorer avec nos partenaires et utilisateurs de notre plateforme PAC-G.
En parallèle, vous poursuivez les actions qui existent déjà ?
Absolument. Le programme soutient les développements technologiques de Nanoelec, dans les domaines de la photonique, de l’électronique de puissance, des imageurs intelligents et des écrans. Grâce à la structure collaborative de Nanoelec, les équipes de recherche académique et industrielle du consortium ont accès aux capacités de caractérisation des grands instruments pour développer des méthodologies nouvelles et étendues. Et, pour une plus large communauté d’utilisateurs, la plateforme de caractérisation avancée de Grenoble (PAC-G) contribue à maximiser la valeur de ces travaux en les rendant accessibles à l’écosystème industriel national et européen.
Quel est selon vous l’aspect le plus motivant du programme pour un acteur industriel ?
Nous offrons une gamme de services, du conseil à l’exécution d’expériences de caractérisation d’échantillons et à l’analyse de données. Grâce à nous, l’industrie peut accéder à des outils de caractérisation de pointe en mode service et en toute confidentialité. Nous facilitons aussi l’accès à certains des experts mondiaux les plus compétents dans le domaine de la caractérisation des matériaux.