La NASA prépare des circuits pour explorer Vénus
Pour Jim Holmes directeur de la technologie de Ozark IC et ancien de Texas Instruments : "Nous sommes reconnaissants à la National Science Foundation [NSF] d’avoir financer Ozark IC pour créer un PDK 350 degrés°C . Notre succès avec la NSF PDK a incité la NASA à nous suivre avec un projet en deux phases, afin de construire un PDK 500°C pour les puces devant être utilisées dans la navigation du robot sur Vénus."
Comme c’est l’environnement le plus hostile du système solaire, la NASA espère supplanter les sondes russes et japonaises dans leurs explorations de Vénus, qui n’ont pas résisté plus de quelques heures avant d’échouer. Dans la première phase du projet, Ozark IC va devoir prouver être capable d’améliorer la PDK 350 degrés fabriquée chez Raytheon Systems au Royaume-Uni, où elle est appelée Hit-SiC CMOS 500 °C.
La NASA souhaite disposer d’un imageur ultraviolet fiable pour des expériences de composition planétaires, en particulier pour l’étude de l’environnement sur Vénus.
La deuxième partie consiste à réaliser un microcontrôleur programmable en temps réel pour le robot d’exploration sur Vénus ( photo ci-contre). Le professeur Alan Mantooth de l’Université de l’Arkansas, dirigera l’étude avec l’aide de son groupe de doctorants.
Une des clés pour surmonter les obstacles à 500°C est le substrat. Ozark IC a choisi le carbure de silicium et utilisé des procédés standard de silicium au-dessus de la plaquette supportant les transistors et autres dispositifs actifs. Toutefois, l’interconnexion en aluminium est trop instable car ce métal fond à 632°C. De même le cuivre qui réagit mal aux pressions élevées sur Vénus (9 millions de Pascal par rapport à 101 000 Pascal sur Terre). Jim Holmes prétend avoir une solution pour les couches de métallisation des circuits Venus-compatibles, mais la société en garde le secret pour le moment.
Lorsqu’on l’on demande quels sont les ingrédients clés qui permettent à la puce de résister avec succès aux 500°C, Alan Mantooth, déclare :
Il y a plusieurs ingrédients clés. Le premier est un procédé basé sur un semiconducteur auquel s’ajoutent des oxydes et une métallisation capable de résister à cette température extrême. Nous avons conçu un carbure de silicium avec des oxydes et des métaux spéciaux. Ensuite, il faut avoir de bons modèles produits couplés avec des méthodes de conception compensées en température. Nous avons élargi la tenue en température de transistor FET en utilisant certaines de nos méthodes afin de pouvoir prédire la performance des circuits à des températures très élevées. Même ainsi, nous devons concevoir des références et des circuits d’essais compensés en température en utilisant des techniques qui contribuent à atténuer les trop grandes variations de température. Les caractéristiques des circuits varient à ces températures élevées, mais elles restent dans les plages de fonctionnement désirées.
L’Université de l’Arkansas bénéficie également d’une importante expertise en boîtiers avec son Centre de Recherche sur la Haute Densité. Les interconnexions sur la puce comme avec la carte ont déjà été conçues et caractérisées pour les circuits jusqu’à 350°C. Leurs caractéristiques vont dès à présent être étendues à 500°C.
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