Micro-électronique

L’activité du service Microélectronique de l’IP2I est d’étudier et concevoir des circuits intégrés pour les détecteurs de physique des particules, des hautes énergies, astro-particules ou médicales. Les instruments proposés par les physiciens nécessitent plus généralement des circuits analogiques bas bruit, basse consommation, multivoies, mais aussi des circuits entièrement numériques de traitement et de concentration de données. Les environnements des circuits sont en général contraints par des températures cryogéniques ou un taux de radiation élevée.
Le service fait appel à l’ensemble des techniques d’ingénierie microélectronique et collabore étroitement avec les services spécialisés dans ces techniques : mécanique, instrumentation, informatique et acquisition des données. Ses membres sont ingénieurs ou docteurs-ingénieurs, et spécialisés en architecture et conception de circuits intégrés.
La séquence type d’un projet passe par :

• Une discussion avec les responsables scientifiques et l’établissement des contraintes scientifiques et techniques,
• La conception / simulation au niveau schématique et le dessin des masques des circuits développés,
• La vérification du concept avec les responsables scientifiques,
• Le prototypage à travers des fonderies multi-projets,
• Le développement des bancs de test et des procédures d’assurance qualité,
• Le test des prototypes,
• l’amélioration des performances du concept,
• La pré-production (si nécessaire), la production et l’intégration au site de l’expérience scientifique.

Plus d’informations techniques sont également disponibles sur le site web du pôle MICRHAU, pôle de compétences microélectronique IN2P3 Rhône Auvergne.

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Le savoir-faire du service Microélectronique de l’IP2I et plus généralement de l’IN2P3 peut se résumer de manière non exhaustive à la conception et/ou à l’intégration de bloc tels que :

• Préamplificateurs de charge et de courant,
• Circuits de conversion numérique vers analogique (DAC),
• Circuits de conversion analogique vers numérique (ADC),
• Étiqueteurs en temps (TDC),
• Boucle à verrouillage de phase (PLL),
• Régulateurs de tensions (LDO),
• Références de tension stables en températures (Bandgap),
• Mémoire (flash, SRAM…),
• Diodes,
• Filtres,
• Multiplexeurs,
• Circuits de protection.

La conception intégrée de circuits électronique nécessite la maitrise des outils de conception tels que la suite Cadence © (virtuoso, spectre, pvs, innovus, genus, tempus, liberate…) pour réaliser les simulations et l’implantation du dessin des masques.

Au cours des différents projets et suivant les besoins, les concepteurs ont utilisé des technologies variées tels qu’AMS, ST, IBM, TSMC, TowerJazz, dans des nœuds technologies passant par les dimensions minimales de largeur de transistors de 350nm, 130nm ou encore 65nm.

Représentation graphique des spécificités demandées aux circuits pour la physique des particules.