Électronique et micro-électronique


Organigramme du service

Fig. 1. A gauche et au milieu - validation d’un quart de la chaîne de détection QUBIC dans un cryostat à dilution; en haut et en bas à droit– interconnexions et tests des matrices de TES et des modules de SQUID respectivement. © APC
 

 

Présentation du service
Le service Électronique et Microélectronique de l’APC comprend treize personnes dont cinq ingénieur.e.s de recherche, cinq ingénieurs d’études, deux assistants-ingénieurs et un technicien.ne.s. Le service résulte de la fusion en 2019 du service Electronique et du service Microélectronique. Il est impliqué dans les projets phare du laboratoire, aussi bien spatiaux, terrestres et immergé.

Le service dispose de l’ensemble des outils de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) pour la conception circuits intégrés spécifiques (ASIC) et de circuits imprimés (PCB). Il dispose des outils de simulations en électronique et microélectronique.
Les membres du service réalisent plusieurs d’études par an de tailles et complexités variables, allant du PCB double face au PCB 12 couches avec microvias, de la classe 4 au hors classe 88 μm. La fabrication est sous-traitée dans l’industrie et le service assure l'édition du dossier de suivi de fabrication, une demande de devis et la génération de fichiers nécessaires au sous-traitant sont remis aux concepteurs.

Un petit atelier de câblage offre de la flexibilité et permet la réalisation de prototype qui peuvent être câblés soit manuellement soit avec un four à refusions.  Cet atelier permet aussi le remplacement de composants défectueux pour l’ensemble des projets de l’APC. 

En plus d’un laboratoire de mesure électronique, le service gère une salle « bas bruit » (ajouter url salle bas bruit) qui est labellisée plateforme de l’université de Paris Cité et s’intègre dans le Pôle Spatial Paris-Cité. Elle est particulièrement dédiée aux tests et à la caractérisation bas bruit des chaines de lectures et de détections à très basse fréquence avec contrôle de la température
Les électronicien.ne.s du service assurent la conception, la réalisation, le test et le suivi de systèmes destinés à fonctionner sur les sites d'expériences dans des environnements souvent très sévères (rayonnements ionisants, températures et pression  extrêmes, vibrations …). Pour ces raisons, les différentes réalisations suivent des critères de qualité stricts imposés par les collaborations afin d'assurer un fonctionnement correct des matériels. Des ingénieurs du service assurent également des responsabilités de chef de projet aussi bien au niveau national qu’international. Ils déploient les principes de la gestion de projet en s’appuyant sur la méthodologie du spatial et intégrant les aspect assurance produit et contrôle qualité dès la phase amont des projets.

Ces systèmes font appel à différentes compétences en électronique : analogique rapide, faible bruit et grande dynamique, et numérique. Par ailleurs, ils mettent en œuvre diverses technologies : composants discrets, circuits intégrés bipolaires ou CMOS, analogiques, numériques ou mixtes, programmables ou spécifiques. Les circuits numériques programmables (FPGA) sont couramment utilisés dans les différents développements, ils sont généralement programmés dans des langages adaptés tels que VHDL ou encore VERILOG.

Le service a développé également une expertise en micro-électronique dans le domaine de la conception de circuits intégrés ASIC analogiques et mixtes, réalisés en technologies standards CMOS et BiCMOS SiGe, pour la mise en œuvre d'instruments dédiés à la cosmologie observationnelle et aux expériences d’astroparticules. L'activité de microélectronique s'articule autour de trois ingénieurs de recherche (IR) permanents et d'un ingénieur d'étude (IE) permanent avec le support du service informatique du laboratoire pour l'installation et la maintenance des moyens de CAO nécessaires. Les circuits sont dessinés en full-custom à l'aide des outils standards de CAO CADENCE Virtuoso. La plupart des développements ont été réalisés en technologies AMS CMOS et BiCMOS SiGe 0,35µm ainsi qu'en technologie STMicroelectronics BiCMOS SiGe 130nm.

Depuis plus d'une dizaine d'année le laboratoire APC a développé une réelle expertise spécifique en conception d’ASIC bas-bruit (en dessous du nV/ÖHz), opérant en milieu cryogénique (4K) pour l’intégration de senseurs supraconducteurs (TES, SQUID, KIDS) ou durcis aux environnements radiatifs pour des applications spatiales. Cette expertise a été clé pour le développement de l’interféromètre bolométrique du télescope au sol QUBIC (chaîne de lecture cryogénique) dédié à l'observation dans le domaine des ondes millimétriques de la polarisation du fond diffus cosmologique (CMB) et la contribution à l'instrument X-IFU (warm front-end electronic) embarqué sur le satellite de la mission spatiale ATHENA pour l'observation de phénomènes des hautes énergies dans le domaine des X.
Expertise
Le service Electronique et Microélectronique dispose d’une expertise reconnue sur la maitrise des chaines de détection cryogéniques et en particulier la conception d’ASIC faible bruit analogique fonctionnant à des températures cryogéniques, déployés au sol ou dans un environnement spatial.  Le service s’est également spécialisé dans le développement de systèmes électroniques numériques et analogiques très faible bruit déployé pour la détection des ondes gravitationnelles.
 

Les principaux projets