Microsystèmes

"Microsystèmes et méga opportunités"

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■  Les marchés demandent des produits intelligents, multifonctionnels, communicants, portables, légers et autonomes. Pour répondre á ces exigences, la miniaturisation des composants et des systèmes s’impose dans un très grand nombre de projets d’innovation.

■  Les technologies de la microélectronique développées depuis plusieurs décennies ont permis de réduire la taille des composants, notamment des capteurs, et d’augmenter leur densité dans les circuits intégrés. Après avoir considérablement diminué les dimensions des composants, il est apparu aux électroniciens qu’il était avantageux d’intégrer sur une même plaque de silicium, le capteur et son électronique de traitement du signal, puis plus tard, des éléments mécaniques, engrenages et moteurs.

■  Cet ensemble, appelé MEMS (Micro Electro-Mechanical System), va maintenant envahir tous les domaines techniques, grâce aux avantages qu’il procure. Ainsi, on a pu observer dans la toute dernière période une accélération de l’histoire des applications industrielles des MEMS, des MST (MicroSystems Technologies) et des Micromachines: un nouvel univers technologique et commercial est né, les M³.

■  Même si l’importante littérature disponible fait apparaître des définitions variant selon les pays, il reste qu’un microsystème est un dispositif multifonctionnel capable de détecter des grandeurs physico-chimiques, traiter les informations captées, les communiquer á l’extérieur et déclencher des actions ; son volume est inférieur á quelques centaines de mm³.

■  Le premier microcapteur de pression, inventé au milieu des années 60, n’a été commercialisé qu’en 1990. Depuis 1998, les micro-accéléromètres, inventés dans les années 80, pilotent maintenant le déclenchement des coussins gonflables de nos véhicules. Les développements sont longs mais les tuyaux sont remplis de l’annonce prochaine de nouveaux produits qui vont diffuser dans un très grand nombre de secteurs.

■  Ce marché des M³, qui représentait environ 16 milliards d’euros en 2000, devrait doubler á l’horizon 2004.

■  Près des 2/3 des MEMS sont utilisés aujourd’hui dans le domaine des périphériques informatiques et notamment pour des têtes d’imprimantes. Sont également concernés les secteurs de la défense, de l’espace, de l’aéronautique, du médical, des automatismes industriels, de l’automobile, de l’environnement et des télécommunications. Dans ce dernier secteur, entre 2000 et 2004, le marché devrait passer de 144 millions d’euros á quelque 4 milliards d’euros ; par les propriétés physiques du silicium, les MEMS radiofréquences sont appelés á y remplacer les composants passifs traditionnels dans des applications de commutation et devrait représenter un marché de 390 millions d’euros en 2006 ; les micro-commutateurs favoriseront les changements de fréquences très rapides de la téléphonie 3G.

■  Dans le domaine médical, les MEMS sont utilisés pour la détection de très faibles accélérations pour rendre les pacemakers auto-adaptables aux différentes activités physiques du porteur. Les techniques de délivrance de médicaments seront profondément modifiées par l’apparition de micro-pompes d’injection qui seront, á terme, implantables ; le diagnostic et les systèmes de monitoring autonomes sont également concernés par le développement de biopuces.

■  Mesurant également une vitesse de rotation, les MEMS pourraient remplacer les gyromètres laser, intégrés dans les commandes de vol des avions, permettre la détection de roulis dans les véhicules automobiles ou le pilotage de robots industriels. En optique, des microgyromètres équipent maintenant les caméras video grand public qui détectent les tremblements du cinéaste amateur et commandent la correction indispensable. Le domaine des réseaux optiques est également considérablement impacté puisque la pénétration des MEMS devrait faire passer le marché de seulement 5,5 millions d’euros en 2000 á environ 2,5 milliards d’euros en 2005.

■  Aux Etats-Unis, la NSF qui a lancé le premier programme de recherche sur les MEMS est maintenant relayée par la DARPA ; la plupart des Laboratoires Nationaux et les principales universités participent á ses appels d’offres. Le Japon, l’Union Européenne et la Suisse emboîtent le pas. Le marché des MEMS n’est pas encore mature que déjá apparaissent les nanoMEMS (NEMS). Les chercheurs de CalTech ont par exemple utilisé des NEMS en métrologie dans le cadre de recherches fondamentales pour détecter des charges á l’échelle nanométrique.

■  Devant cette explosion de projets de R&D, d’innovations (145 brevets déposés en 1995 et 649 en 1999) et de créations de start-up venant répondre aux premiers besoins de ces marchés émergents, les industriels intégrateurs et leurs partenaires de développement, á l’affût d’opportunités d’innovation, doivent gérer une très grande masse d’informations techniques, industrielles et économiques, souvent hétérogènes.

■  Pour faciliter la compréhension du domaine et apporter aux ingénieurs et stratèges une information sélectionnée et synthétique, Innovation 128 conduit á partir de mars 2002 un nouveau programme de Veille Technologique et Stratégique consacré aux microsystèmes.

Principaux thèmes directeurs

■  Composants

  • matériaux (silicium, AsGa, magnétostrictifs, piézoélectriques, alliages á mémoire de forme)
  • microcapteurs (grandeurs physiques, grandeurs non physiques)
  • micro-actionneurs (micro-valves, micro-pompes, micro-moteurs, autres)
  • micro-puces
  • sources d’énergie (alimentations déportées, sources embarquées)

■  Technologies de fabrication

  • microstéréolithographie
  • LIGA
  • assemblage des MEMS
  • assemblage des MOEMS

■  Emergences

  • Systèmes Intelligents Distribués
  • NEMS
  • biomimétisme

■  Applications et retours d’expériences

  • aéronautique
  • espace & défense
  • automobile
  • télécommunications
  • santé
  • optique
  • électronique grand public
  • industrie
  • autres

■  Données de marché et tendances

  • Europe
  • Etats-Unis
  • Japon
  • Reste du monde

■  Bookmark Internet

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  • événements internationaux