Imec développe une puce d'émetteur ultra-large bande, permettant des débits de données allant jusqu'à 1,66 Gb/s avec une consommation d'énergie au niveau du milliwatt

La nouvelle puce de transmetteur à impulsions radio ultra-large bande d'Imec permet des débits de données allant jusqu'à 1,66 Gb/s pour les applications in-body et à courte portée. / La nouvelle puce de transmetteur à impulsions radio ultra-large bande d'Imec supporte des débits de transfert de données jusqu'à 1,66 Gb/s pour les applications in-body et à courte portée.

Lors de la Conférence Internationale sur les Circuits à Semi-conducteurs (ISSCC) qui se tient cette semaine, imec - un centre mondial de recherche et d'innovation leader dans la nanoélectronique et les technologies numériques - présente un nouveau composant émetteur radio à ultrabande (IR-UWB), qui pourrait redéfinir l'avenir de la technologie UWB.

Le composant IR-UWB d'imec, fabriqué en CMOS 28 nm et d'une taille de seulement 0,155 mm², affiche une consommation électrique inférieure à 10 milliwatts (mW). De plus, il a démontré une capacité de transmission de données allant jusqu'à 1,66 Gb/s. C'est 50 fois plus rapide que la vitesse supportée par la norme UWB actuelle. La puissance du composant conforte les chercheurs dans leur conviction que l'UWB est tout à fait capable d'aller au-delà des cas d'utilisation typiques de la « mesure précise et sécurisée de la distance ».

De nos jours, la technologie de communication ultrabande est souvent utilisée pour soutenir des applications telles que l'accès sans clé sécurisé dans l'industrie automobile et l'hôtellerie, la localisation en intérieur et le suivi de la valeur des actifs. Cependant, les experts soulignent depuis un certain temps que le potentiel de l'UWB est bien plus grand.

"Basés sur cette conviction ferme, nous repoussons les limites de l'UWB", déclare Christian Bachmann, directeur du programme UWB chez imec. "Cela nous a conduit à étudier si la technologie pouvait réellement supporter des applications avec une consommation d'énergie moindre et un débit binaire plus élevé, ce qui a conduit au développement de ce tout nouveau composant émetteur ultrabande."

Les procédés de modulation complexes aident à exploiter le potentiel inexploité de l'UWB

Le nouveau composant IR-UWB d'Imec, fabriqué en CMOS 28 nm, a une surface de seulement 0,155 mm². Il permet des débits de transmission allant jusqu'à 1,66 Gb/s pour des applications intra-corps et à courte portée. C'est plus de 50 fois plus rapide que ce qui est possible avec la norme IEEE 802.15.4z actuelle. Malgré ces débits record qu'il supporte, le transmetteur consomme moins de 10 milliwatts (mW). Et son efficacité énergétique de 5,8 picoJoules/bit constitue une amélioration d'au moins un ordre de grandeur par rapport au Wi-Fi.

Pour atteindre ces débits de transmission plus élevés, le composant utilise des schémas de modulation plus complexes (et même combinés), basés sur l'expertise d'imec dans le développement de circuits de phase entièrement numériques (ADPLLs) et d'amplificateurs de puissance contrôlés numériquement. Afin de permettre ces procédés de modulation par impulsions hybrides avec un encombrement minimal, les chercheurs ont développé un oscillateur en anneau à haute efficacité énergétique et à faible jitter, associé à un émetteur polaire à faible consommation.

Des expériences AR/VR impressionnantes à la recherche en neurosciences

Ces résultats prometteurs prouvent que l'UWB est effectivement capable de soutenir une large gamme de nouvelles applications, combinant des débits élevés à courte distance avec une consommation d'énergie très faible et un petit facteur de forme.

"Un cas d'utilisation approprié est la prochaine génération de lunettes intelligentes, qui offrent des expériences AR/VR impressionnantes", explique Bachmann. "Et la recherche en neurosciences pourrait également bénéficier de ces nouvelles avancées, en utilisant des modules de télémétrie sans fil à haut débit et miniaturisés pour des mesures intracorticales. Dans chacun de ces cas, l'UWB pourrait devenir un concurrent sérieux du Wi-Fi, qui nécessite généralement plus d'espace et présente une complexité accrue."

Des efforts supplémentaires en recherche et en normalisation sont désormais nécessaires pour faire mûrir cette technologie et permettre au monde de profiter de ses avantages. À cette fin, imec invite ses partenaires à rejoindre son programme de R&D UWB et son vaste réseau de partenaires.