Les travaux présentés traitent de l’intégration des composants passifs pour la conversion et le stockage de l’énergie dans le contexte de l’électronique nomade (smart phones, tablettes, appareils photos numériques, etc.). Parmi les enjeux des années à venir, on peut citer la demande croissante de nouvelles fonctionnalités et l’augmentation de l’autonomie énergétique de ces différents objets. La miniaturisation et l’approche de l’intégration hétérogène 3D font partie des solutions pour lever les verrous technologiques associés à ces défis.
Concernant les circuits de puissance assurant la conversion et la gestion de l’énergie, la miniaturisation reste limitée, la taille des convertisseurs étant définie par l’encombrement des éléments passifs les constituant. Je présenterai les travaux réalisés depuis 2005 au LAAS-CNRS permettant l’intégration sur silicium de composants passifs (bobines, condensateurs) pour ces systèmes. Les travaux sont axés sur la conception, le développement des topologies et des filières technologiques pour micro-bobines (L) et condensateurs intégrés (C). A long terme, pour produire des alimentations toutes intégrées sur puce, l’intégration et l’empilement de puces multi-fonctionnelles sont à concevoir. Nous montrerons quelques pistes d’intégration : puce passive (contenant bobine et condensateur sur le même substrat), ou co-intégration passif-actifs au sein de la filière d’intégration fonctionnelle.
Dans un deuxième volet, nous aborderons la thématique de l’autonomie énergétique des microsystèmes (capteurs ou autre). De nombreux travaux de recherche ont émergé depuis le début des années 2000 sur les microsystèmes de récupération de l’énergie ambiante : solaire, thermique, mécanique, acoustique. Etant donné la nécessité d’un stockage tampon de l’énergie récupérée, la solution la plus pertinente est d’utiliser un supercondensateur, élément de stockage présentant des durées de vie quasi-illimitées. Je présenterai les activités de recherche liées à l’intégration de micro-supercondensateurs sur silicium. Les premiers dispositifs à base de charbon actif et autres carbones nanostructurés ont montré des performances intéressantes : près de 250 mJ.cm^-2 d’énergie et 200 mW.cm^-2 de puissance. Finalement, les perspectives de recherche sur ces thématiques seront proposées et discutées.