Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Proiecte europene recent finalizate și nou demarate de laboratorul de microunde din IMT București

12 Decembrie 2024



IMT a participat cu succes în numeroase proiecte din programele cadru ale UE, începând cu FP4. În anul 1997, IMT, prin Laboratorul de Microsisteme și componente microprelucrate pentru microunde și unde milimetrice, a deschis o lungă serie de succese ale institutului în domeniul proiectelor europene prin câștigarea proiectului „MEMSWAVE - Micromachined Circuits for Microwave and Millimeter Wave Applications ”, coordonat de către IMT București (dr. Alexandru Müller), desfășurat în perioada 1998-2001. A fost primul proiect în domeniul IST coordonat de o ţară est- europeană. Proiectul a avut un succes deosebit şi a fost nominalizat între cele 10 proiecte finaliste (din 108 proiecte competitoare, din toate domeniile cercetării) pentru premiul Descartes al EU 2002 şi a avut ca unul din „follow up”-uri workshop-ul internațional itinerant anual în domeniul RF-MEMS „MEMSWAVE”. Printre partenerii la acest proiect remarcăm Univ. Uppsala, FORTH Heraklion, HAS-MTA Budapest, CNR Roma. În urma experienței câștigate, Laboratorul de dispozitive şi circuite de microunde a continuat să participe cu foarte mult succes la proiecte internaționale europene.

Ca parte a rețelei de excelență AMICOM (Program Cadru 6, coordonator LAAS CNRS Toulouse), dar și în cadrul cercetărilor în parteneriat (twinning) cu FORTH Heraklion și LAAS CNRS Toulouse, în cadrul proiectului MIMOMEMS (Program FP7), cu IMT în calitate de coordonator, s-au abordat, pentru prima dată, dispozitivele cu unde acustice de volum (FBAR) și de suprafață (SAW) folosind materiale piezoelectrice, semiconductoare de bandă interzisă largă, GaN și AlN, care se depun în straturi subțiri pe substrat de SiC, safir, diamant sau siliciu. Spre deosebire de materialele piezoelectrice clasice (quarţ, niobat de litiu etc.), în cazul utilizării GaN/Si sau AlN/Si pentru fabricarea dispozitivelor acustice SAW și FBAR se pot folosi tehnici de nanolitografie și microprelucrare, obținându-se astfel frecvențe de rezonanță în domeniul GHz, cu toate avantajele aferente, în numeroase aplicații. Au urmat proiectele MEMS 4 MMIC ( 2008-2012), SMARTPOWER (2011-2016), NANOTECH şi NANORF(2012-2016) din cadrul programului FP7, proiecte cu important impact aplicativ, care au dezvoltat parteneriate cu noi echipe de cercetare şi firme extrem de valoroase din Europa (Thales TRT Paris, VTT Helsinki, IMST Camp Limfort, CNRS Toulouse, IHP Frankfurt -Oder, etc.)
În anii 2018-2020 Laboratorul de dispozitive şi circuite de microunde din IMT a obținut succese în cadrul programului european Horizon 2020, câștigând mai multe proiecte de cercetare în cooperare cu parteneri EU. Dintre acestea, 3 proiecte sunt în domeniul extrem de avangardist al competițiilor de tip FET OPEN, respectiv Chiron, IQubits şi Nanopoly. Proiectele de tip FET finanțează cercetări pentru tehnologii emergente și fundamentale, pentru care se întrevăd aplicații industriale peste mai mult de 10 ani. În aceste competiții rata de succes a fost de sub 5%, astfel încât performanța reușită de IMT București este cu atât mai remarcabilă. Două dintre aceste proiecte sunt legate de o tematică extrem de fascinantă – „quantum computing”. Este vorba de proiectele FET-OPEN, Chiron şi IQubits. Recent, aceste trei proiecte s-au finalizat cu succes şi au avut ca „follow up” câştigarea altor trei proiecte noi de cercetare europene
Proiectul H2020 FET OPEN- CHIRON „Spin Wave Computing for Ultimately-Scaled Hybrid Low-Power Electronics” (2018-2022) a fost coordonat de IMEC Leuven, Belgia şi a avut un consorţiu format din 9 parteneri din 5 state: Universite Paris-Sud (Franţa), T.U. Kaiserlautern (Germania), Solmates BV (Olanda), IMT-București (România), FORTH-Heraklion (Grecia), THALES SA (Franţa), CNRS (Franţa) și TU Delft (Olanda).
În cadrul acestui proiect IMT a fost implicat în realizarea cuplării undelor acustice (de volum şi suprafaţă) cu undele spin, undele acustice putând fi utilizate şipentru excitarea şi detecţia undelor spin. Pentru prima dată s-a reușit realizarea acestui cuplaj pe structuri de tip SAW şi FBAR realizate pe straturi subțiri piezoelectrice de tip III-Nitruri depuse sau crescute pe substrat de siliciu de înaltă rezistivitate. Operând în domeniul GHz aceste dispozitive au frecvenţa de
rezonanţă de același ordin de mărime cu frecvenţa de rezonanţă feromagnetică legatăde stratul magnetostrictiv utilizat
(Ni sau CoFeB). Astfel a fost posibilă utilizareafrecvenței fundamentale de rezonanţă a dispozitivului acustic pentru cuplajul cu undele de span, în condițiile unei eficiențe mari, obținând rezultate științifice deosebite, alături de parteneriiT.U.Kaiserslautern, IMEC şi FORTH. IMT şi-a dezvoltat competențele şi infrastructura în domeniul spintronicii precum şi al analizei comportamentului dispozitivelor semiconductoare în câmp magnetic.
Urmarea rezultatelor obţinute în acest proiect a fost câştigarea noului proiect Horizon Europe SPIDER - HORIZON-RIA, „Computation Systems Based on Hybrid Spin-wave – CMOS Integrated Architectures” (2022-2025), coordonat de IMEC Leuven, Belgia, IMT fiind partener în consorţiu (responsabil dr. Alina Bunea). Acesta este principalul „follow up” al proiectului Chiron. Proiectul este în desfăşurare şi a creat o intensă colaborare ştiinţifică şi de tip „work together” pe diverse tematici avansate între IMT Bucureşti, IMEC Leuven şi Univ. Kaiserslautern.
Proiectul H2020 FET OPEN – iQubits, „Integrated Qubits Towards Future High-Temperature Silicon Quantum Computing Hardware Technologies” (2019-2024) a fost câştigat în cadrul competiţiei FET OPEN din programul european H2020. Proiectul a fost coordonat de Univ. Aarhus din Danemarca și un consorțiu format din IMT – București (România), FORTH Heraklion (Grecia), University of Toronto (Canada), CNR Modena și Applied Materials (Italia).
În cadrul proiectului H2020, IQubit, au fost dezvoltate în IMT București structuri de test cu două puncte cuantice (QD – quantum dot) cuplate printr-o barieră de tunelare reglabilă. Dispozitive cu un singur strat dielectric au fost fabricate pe plachete de SOI (siliciu pe izolator) compuse din substrat de siliciu, un alt strat ultra-subțire de siliciu, de 12 nm și un strat de oxid – SiO2 – îngropat, ultra-subțire, de 20 nm. Trei porți cu o lungime de 18 nm, la distanța de 20 nm, au fost plasate între sursă și drenă, în centrul canalului de Si cu lățimea de 20 nm. Sub fiecare poartă laterală au fost formate puncte cuantice cu dimensiunile de 18nm x 20nm x 12nm. (Fig. 1,2) Structurile dezvoltate au fost testate la temperatura camerei, dar şi la temperaturi criogenice (2 K), demonstrând funcționalitatea lor electrică. Ele au reprezentat un pas anticipativ în noua direcție europeană şi națională de a finanța tehnologiile avansate în domeniul semiconductorilor în vederea „retehnologizării” Europei (inclusiv România) în acest domeniu.
În IMT s-a dezvoltat de asemenea o infrastructură avansată pentru caracterizarea dispozitivelor semiconductoare la temperaturi criogenice (<2 K) şi în câmp magnetic ridicat (B<2,5T).
Pentru grupul implicat în proiectul IQubit, a urmat Proiectul HORIZON EUROPE NANOMAT (2022 – 2026) „Materiale heterogene şi platformă tehnologică dedicată domeniului nou al nanoelectronicii de putere” este coordonat de Thales TRT Franța, unul din liderii europeni în dezvoltarea electronicii de microunde şi unde milimetrice. IMT-București (România, responsabil dr. A. Müller) este unul din cei 12 parteneri (din 9 ţări) implicat în realizarea acestui proiect. În acest proiect sunt direct implicaţi 4 cercetători din laborator: dr. Dan Vasilache, dr. G Boldeiu, drd. Monica Nedelcu şi dr. Claudia Năstase.
Proiectul își propune să contribuie la dezvoltarea domeniului microelectronicii și nanoelectronicii de microunde, flexibile, printr-o platformă tehnologică inovativă, bazată pe materiale heterogene și cuprinzând circuite integrate monolitic care funcționează în domeniul microundelor (MMIC), bazate pe semiconductori cu bandă interzisă largă (WBG) de tip III-Nitruri, dispozitive actuatoare micro-electromecanice de radiofrecvență (RF MEMS) și senzori acustici realizați pe substrat GaN/Si.
IMT dezvoltă, în cadrul proiectului, senzori de temperatură și de strain, bazați pe unde acustice de suprafață (SAW). Senzorii acustici vor avea frecvenţa de operare în domeniul GHz și vor fi realizați pe substrat GaN/Si (Fig. 3). Rolul lor este de a monitoriza temperatura și deformarea. Monitorizarea temperaturii este necesară, în special, pentru amplificatoarele de putere, HPA, care permit transmiterea eficientă a semnalului de mare putere.



Al treilea proiect de tip FETOPEN recent încheiat este proiectul „Artificial permittivity and permeability engineering for future generation sub wavelength analogue integrated circuits and systems”, acronim NANOPOLY (2019 – 2023).
Coordonatorul proiectului a fost THALES SA (Franța). Consorțiul a fost format din 7 parteneri din 6 state: FORTH-Heraklion (Grecia), IMT-București (România, responsabil dr. Mircea Dragoman), IHP GMBH (Germania), CEA (Franța), UnivPM (Italia), ICN2 (Spania), RF Microtech (Italia).
NANOPOLY a propus o metodă revoluționară, dar rentabilă, pentru controlul asupra impedanței şi fenomenelor parazite în componentele unui circuit integrat monolitic, prin reconfigurarea valorilor permitivității electrice şi ale permeabilității magnetice (ale straturilor integrate) mult peste valorile lor naturale, folosind atât tehnologia existentă (cum ar fi SiGe), cât şi materiale bidimensionale noi cu mobilitate mare.
„Follow-up”-ul proiectului NANOPOLY, recent încheiat, îl reprezintă proiectul HORIZON-EIC-2022-TRANSITIONCHALLENGES-01 „Nano meta components for electronic smart wireless systems”, acronim SMARTWAY, (2023 – 2026).
Coordonatorul proiectului este THALES SA (Franța). Consorțiul este format din 4 parteneri din 3 state: TAIPRO (Belgia), Silicon Radar (Germania), IMT-București (România, responsabil Dr. Martino Aldrigo), IHP GMBH (Germania).
SMARTWAY propune arhitecturi noi bazate pe noi paradigme care prezintă o scădere semnificativă a consumului de energie, îmbunătățind în același timp viteza/performanța şi miniaturizarea. Abordarea vizată se bazează pe un progres către integrarea la scară de plachetă a materialelor bidimensionale (2D), metamaterialelor (MM) şi nanotuburilor de carbon (CNT) în senzori radar adecvați pentru aplicații radar de tip „Internet-of-Things” în gama 57 – 64 GHz şi în gama 240 – 300 GHz.

Mulțumiri
Autorul dorește să multumească Ministerului Cercetării, Inovării și Digitalizării, CNCS/CCCDI – UEFISCDI pentru finanțarea proiectelor PN-IV-P8-8.1-PRE-HE-ECH-2023-0045, PN-IV-P8-8.1-PRE-HE-ORG-2023-0042 și PN-IV-P8-8.1-PRE-HE-ORG-2023-0033, relevante pentru realizarea acestui material.



Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite