Une nouvelle direction pour les boussoles numériques

Les téléphones portables et de nombreux autres appareils mobiles sont désormais dotés de capteurs capables de les suivre lorsqu'ils se déplacent. Les boussoles numériques, les gyroscopes et les accéléromètres intégrés à ces appareils ont engendré un large éventail de services basés sur la localisation, ainsi que de nouvelles façons de contrôler les gadgets mobiles, par exemple, avec une secousse ou un coup sec. Désormais, une nouvelle façon de fabriquer ces capteurs pourrait rendre cette technologie plus petite et moins chère.

L'avancée pourrait également entraîner l'apparition de capteurs de mouvement dans de nombreux autres appareils et objets, y compris des chaussures de course ou des raquettes de tennis, explique Nigel Drew de l'association basée à Barcelone, en Espagne. Microsystèmes Baolab , qui a développé la nouvelle technologie.

Baolab a créé un nouveau type de boussole numérique en utilisant une méthode de fabrication plus simple. La technologie apparaîtra dans les appareils GPS l'année prochaine, dit Drew. La société a également fabriqué des prototypes d'accéléromètres et de gyroscopes, et prévoit de combiner les trois types de capteurs sur la même puce.

Les boussoles numériques conventionnelles sont fabriquées à l'aide de ce qu'on appelle la fabrication complémentaire d'oxydes métalliques et de semi-conducteurs, la méthode la plus courante pour fabriquer des micropuces et des circuits de commande électroniques. Mais ces boussoles incluent des structures telles que des concentrateurs de champ magnétique qui doivent être ajoutés après la fabrication de la puce, ce qui ajoute de la complexité et des coûts. La différence fondamentale est que [notre boussole est] entièrement conçue dans le CMOS standard, explique Drew.

Ceci est possible car la boussole exploite un phénomène appelé force de Lorentz. La plupart des boussoles numériques commerciales reposent sur un phénomène différent, appelé effet Hall, qui fonctionne en faisant passer un courant dans un conducteur et en mesurant les changements de tension causés par le champ magnétique terrestre.

La force de Lorentz, en revanche, se produit lorsqu'un champ magnétique génère une force sur un matériau conducteur lorsqu'un courant le traverse. Un appareil peut déterminer le champ magnétique en mesurant le déplacement d'un objet sur lequel agit cette force.

Dans les puces de Baolab, un système micro-électromécanique (MEMS) à l'échelle nanométrique est gravé à partir d'une puce de silicium conventionnelle. Ce dispositif nano-MEMS est constitué d'une masse d'aluminium suspendue par des ressorts. Lorsqu'un appareil fait passer un courant à travers la masse, tout champ magnétique présent exercera une force sur la masse et affectera sa résonance. Une paire de plaques métalliques qui flanquent la masse détectera ces changements. Un appareil peut-ils mesurer le champ magnétique dans une direction en notant de minuscules changements dans la capacité de ces plaques. À l'aide d'un ensemble de trois de ces capteurs, l'appareil peut déterminer la direction du champ magnétique terrestre, et donc son orientation.

Ce type de technologie de co-intégration MEMS-CMOS améliorera la sensibilité et permettra des puces de capteur plus petites, et donc moins chères, par rapport aux puces conventionnelles, dit Hiroshi Mizuta , professeur de nanoélectronique au NANO Group de l'Université de Southampton.

Chacun des capteurs nano-MEMS de Baolab mesure moins de 90 microns de long. Drew dit qu'il devrait être possible d'intégrer les trois types de capteurs dans une seule puce de seulement trois millimètres de long.

Sous la capuche: Une image au microscope électronique à balayage de la boussole numérique créée par Baolab.

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