0.0 - GOUZENES_LG SEE 20 mars 2007.pps

Nouveaux défis pour les
radiocommunications
Journées scientifiques 2007 du CNFRS/URSI: Nanosciences et radioélectricité
Paris, CNAM, 20 mars 2007
Laurent Gouzènes, STMicroelectronics
STMicroelectronics
Un objet simple ou complexe ?
électronique
compteur
piézo
radio
Démodulation
antenne
quartz piézo
Décodage
données radio
chimie
batterie
calcul
Affichage LCD
optique
Capteur photovoltaïque
éclairage
photonique
optique
logiciel
Image : Casio
mémoire mémoire
Montre radio-pilotée
2
Evolution de la complexité
Découverte permanente de
nouveaux phénomènes et
capacités technologiques
Radio cognitive
Radio logicielle
sécurité
logiciels
protocoles
monofréquence
électromagnétisme
multifréquence
Antenne
unique
Th de Shannon
électronique
Réseau
d’antennes
Antennes
fractales
nanotechnologies
quantique
3
Dimensions et assemblage de micro
et nanodispositifs
1
1000
1M
1G
1T
Nombre de
dispositifs
assemblés
10 mm
1947
Le problème de
l'assemblage coordonné
d'un très grand nombre
de très petits objets
n'est pas maîtrisé
ailleurs qu'en microélectronique avancée.
1958
Circuit intégré
100 µm
MEMS
Tra
nsi
sto
r
Electronique
Organique
points
quantiques
(3-10 nm)
1 µm
Micro et nano
technologies
2006
10 nm
2002
Résonateur
(10x10 nm)
Nanofils (5nm)
1 Ang.
ITRS Roadmap
Concept validé
20020
Nanotubes
( 1.3 nm)
Pour le traitement de l'information, il n'y a pas d'alternative crédible sur le
court et moyen terme à la microélectronique silicium
4
Maîtrise de la complexité ?
Complexité
(nombre
d'éléments)
1 000 000 000 000
2010
1 000 000 000
2000
1 000 000
2 ans
8 ans
1 000
2 ans
Temps de conception
1
5
A Few Things To Do …..
GSM,
GSM,XML,
XML,DAVIC,
DAVIC,DVB,
DVB,MPEG2,
MPEG2,MPEG4,
MPEG4,MPEG7,
MPEG7,TINA-C,
TINA-C,QTP,
QTP,ATM,
ATM,WAN,
WAN,
LAN,
LAN,SONET,
SONET,SDH,
SDH,IPVG,
IPVG,COFDM,
COFDM,QAM,
QAM,QPSK,
QPSK,VLIW,
VLIW,RISC,
RISC,CISC,
CISC,GPRS,
GPRS,EDGE,
EDGE,
UMTS,
UMTS,CDMA,
CDMA,WBCDMA,
WBCDMA,ADSL,
ADSL,VDSL,
VDSL,G-LITE,
G-LITE,REMPEG,
REMPEG,SLIMPEG,
SLIMPEG,SPKI,
SPKI,PKI,
PKI,
SDMI,
SDMI,DVD,
DVD,MP3,
MP3,AC-3,
AC-3,BLUETOOTH,
BLUETOOTH,USB,
USB,ETHERNET,
ETHERNET,DSS,
DSS,JPEG,
JPEG,1394,
1394,DOS,
DOS,
WINDOWS,
WINDOWS,EPoC,
EPoC,OS/2,
OS/2,CD-ROM,
CD-ROM,BBNT,
BBNT,HOMERF,
HOMERF,802.11,
802.11,HYPERLAN
HYPERLANII,
II,
SIRLAN,
SIRLAN,CRYPTO,
CRYPTO,ZERO-IF,
ZERO-IF,PRML,
PRML,AGENTS,
AGENTS,LINUX,
LINUX,VXWORKS,
VXWORKS,
TURBOCODES,
TURBOCODES,CORBA,
CORBA,DCOM,
DCOM,JAVASCRIPT,
JAVASCRIPT,JINI,
JINI,CSSI,
CSSI,UNIX,
UNIX,SCSI,
SCSI,POSICS,
POSICS,
OST,
OST,OPENIP,
OPENIP,WINCE,
WINCE,CMIP,
CMIP,KERBEROS,
KERBEROS,WBEM,
WBEM,CA-TV,
CA-TV,ITTI,
ITTI,FDMA,
FDMA,DECT,
DECT,
SDR,
SDR,HSCCSD,
HSCCSD,SIM,
SIM,STK,
STK,WAP,
WAP,WAN,
WAN,PALMOS,
PALMOS,GEOS,
GEOS,MAGICLAP,
MAGICLAP,ORBITOR,
ORBITOR,
IS-95,
POTS,
SS7,
T1,
CCBS,
VPN,
GUI,
UICC,
USIM,
DIRECT-X,
MMX,
IS-95, POTS, SS7, T1, CCBS, VPN, GUI, UICC, USIM, DIRECT-X, MMX,MHI,
MHI,
MeXe,
MeXe,3GPP,
3GPP,APIs,
APIs,SPS,
SPS,DWDH,
DWDH,CCBI,
CCBI,QoS,
QoS,PROXY,
PROXY,VCSEL,
VCSEL,UWB,
UWB,SWANET,
SWANET,
MSP,
MSP,MSC,
MSC,PCS,
PCS,MIMOWL,
MIMOWL,MCFD,
MCFD,ADFED,
ADFED,OPENGL,
OPENGL,FDTD,
FDTD,FFT,
FFT,PDC,
PDC,HTTP,
HTTP,
CTI,
CTI,DSP,
DSP,CPU,
CPU,EPLD,
EPLD,IFFT,
IFFT,TCM…
TCM…
just to mention a few…
6
Un petit modèle de l’industrie des TI
Prix
Quantités
101
$10,000,000
Supercomputer
$1,000,000
Mainframe
$100,000
Minicomputer
$10,000
From « When Things
Start to Think »
Neil Gershenfeld,
1997
$1,000
$100
$10
$1
$0.1
1012
$0.01
Applications
1970
1980
1990
Workstation
Personal Computer
2000
PDA
Watch
Smartcard
2010
RFID Chip
????
2020
La loi de Moore (et le réseau ubiquiste) est le
principal moteur
A chaque instant, il y a une frontière applicative
7
énergie
Temps de
recharge
Heures
x5
Batteries Li-ion
Électrodes
nanostructurées
/ 10
2005
Minutes
nanotubes
Secondes
supercapacités
x 20
2005
Capacité
volumique
Sources : A123, Press release Nov 2, 2005
MIT : press release feb 8, 2006
8
Eclairage
Durée de
vie
100 000
x 100
LED
x 10
10 000
neon
1000
filament
2006
Rendement
(lm/w)
15 lm/w
165 lm/w
9
DEFIS TECHNIQUES
Ubiquité =>
- Augmentation du nombre d’objets transmettant =
augmentation des transmissions
• Partage de fréquence
• Protocoles + complexes (anticollisions, multifréquences, etc)
dimensions géographiques
• Maîtrise par l’utilisateur ?
Miniaturisation
- Problèmes d’énergie
• Communications basse énergie
• Protocole lié au contenu
Evolutions technologiques
- Évolutions rapides des standards et protocoles
• Obsolescences et mises à jour ?
• Compatibilités ascendantes ?
10
DEFIS SOCIAUX
Sécurité des communications
- Modalités de protection des contenus ?
- Niveaux ?
- Ratio sécurité/application
Aspects juridiques et éthiques
- Respect du droit à la vie privée ?
- Intégrité du corps humain ?
- …
11
backup
12
TaO
TaO
SOP
SOP
Hf(Si)O
SiOC
SiOC
AlO
Ta/TaN
Ta/TaN
Ta/TaN
Cu
Cu
Cu
SiOF
SiOF
SiGe
SiGe
SiOF
2010
SiGe
Porous
SiOC
SOI
TiSi
TiSi
CoSi
NiSi
W
W
W
W
Si(O)N
Si(O)N
Si(O)N
Si(O)N
Si(O)N
TiW
Ti/TiN
Ti/TiN
Ti/TiN
Ti/TiN
WSi, MoSi
WSi, PtSi
W,WSi
W, WSi
W, WSi
(B)PSG
(B)PSG
(B)PSG
(B)PSG
(B)PSG
(B)PSG
Al
Al-Si
Al-Si-Cu
Al-Cu
Al-Cu
Al-Cu
AlCu
SiO, SiN
SiO, SiN
SiO, SiN
SiO, N
SiO, N
SiO, N
SiO,,N
Si
Si,Epi
Si,Epi
Si,Epi
Si,Epi
Si,epi
Si,epi
1970
1980
1990
1995
2000
2005
New Materials
BEOL
FEOL
Starting
Material
1960
Note the Scale
Change
Str. Si
…and more
coming in
2010…
Year
From E. Kamerbeek, ASM
13
Quelques résultats récents
dûs aux nanos
Batteries :
- Densité x 2
Photovoltaique
- Rendement 20% -> 50%
Eclairage
- Rendement 15/50 lumen/watt -> 165 lumen/watt
14
Quelque ruptures attendues ?
Miniaturisation
- Filtres SAW/BAW
- Calculateur
Effets quantiques
15