Mercredi 20 mai à 9h20
Baptiste PALACIN
CNES - Centre national d'études spatiales
Titre : Constellations de satellites de Télécommunications en orbite basse et moyenne (LEO/MEO) : Enjeux technologiques, industriels et souveraineté numérique
RÉSUMÉ
Résumé : L’industrie des télécommunications spatiales traverse une mutation importante, avec l’arrivée des méga-constellations en orbite basse (LEO) à côté des satellites géostationnaires (GEO) classiques. Porté par la dynamique de nouveaux acteurs (appelés classiquement «New Space»), ce changement est dicté par une demande mondiale croissante en connectivité à haut débit et à très faible latence. Cette intervention dressera un panorama de l’état actuel du marché, marqué par la domination de l’acteur privé SpaceX avec Starlink, mais aussi par l’émergence de réseaux multi-acteurs redéfinissant l’accès au spectre et l’occupation des orbites. Le passage à des architectures de constellations massives impose des défis technologiques et systémiques sans précédent. Au niveau système, la gestion de la densité orbitale, la prévention des collisions et la coordination du segment sol constituent des enjeux critiques pour la durabilité de l’environnement spatial. Au niveau du satellite, l’enjeu réside dans la transition d’une production artisanale vers une industrialisation de masse. Enfin, au niveau de la charge utile, l’innovation se concentre sur le déploiement de liaisons inter-satellites (ISL) optiques pour l’autonomie du réseau, des processeurs numériques et des antennes actives de type réseau phasé capables de gérer une densité de flux de données de plus en plus complexe. En conclusion, l’intervention explorera les perspectives stratégiques de ce secteur, en mettant l’accent sur la nécessité de garantir une autonomie technologique et politique. À cet égard, le projet européen IRIS² (Infrastructure for Resilience, Interconnectivity and Security by Satellite) est central. Nous évoquerons en quoi cette future infrastructure vise à sécuriser les communications critiques et à assurer la souveraineté numérique de l’Europe.
BIOGRAPHIE
Baptiste Palacin a obtenu son diplôme d’ingénieur à l’École Nationale Supérieure d’Électrotechnique, d’Électronique, d’Informatique, d’Hydraulique et des Télécommunications (ENSEEIHT) de Toulouse en 2008. Il a rejoint le Centre National d’Études Spatiales (CNES) en 2009 en tant qu’ingénieur au sein du département Antennes. Au cours de sa carrière, il a travaillé sur les programmes de satellites de télécommunications français, contribuant au développement de la nouvelle génération d’antennes spatiales multifaisceaux pour les systèmes HTS et VHTS. Il s’est également impliqué dans de nombreux projets de satellites d’observation de la Terre, optimisant les performances des antennes et des systèmes d’altimétrie radar et de radiométrie de nouvelle génération dédiés au suivi du climat et de notre planète. Depuis six ans, il occupe le poste d’architecte Charge Utile de Télécommunications. À ce titre, il est aujourd’hui le responsable technique de plusieurs projets de R&D portant sur le développement d’équipements de charge utile reconfigurable pour les systèmes de télécommunications par satellite en orbite géostationnaire (GEO) et en orbite basse (LEO).
Mercredi 20 mai à 9h50
Ayad GHANNAM
3DiS Technologies
Titre : Packaging FOWLP Build-Up avec Intégration Monolithique de Passifs 3D (3D-IPD) pour Applications RF et Millimétriques
RÉSUMÉ
La complexité croissante des systèmes RF et ondes millimétriques, associée aux besoins de miniaturisation et d’amélioration des performances, impose des exigences accrues en matière d’intégration des fonctions passives et de packaging avancé. Les approches conventionnelles, basées sur des composants discrets ou des dispositifs passifs intégrés (IPD) planaires, ainsi que sur leur interconnexion dans des architectures System-in-Package (SiP), présentent des limitations en termes de performances inductives, de pertes parasites et de flexibilité de conception. Dans ce contexte, l’intégration des fonctions passives au sein du package apparaît comme une voie prometteuse pour améliorer les performances globales. Toutefois, les solutions existantes restent majoritairement limitées à des structures planaires ou quasi-3D, ce qui restreint les gains en compacité et en efficacité. Ce travail présente une plateforme de packaging FOWLP (fan-out wafer-level packaging) à couches accumulées permettant la fabrication monolithique de composants passifs intégrés tridimensionnels (3D-IPD) pour les applications RF et ondes millimétriques. Contrairement aux approches SiP (system-in-package) classiques, cette technologie, développée par 3DiS Technologies, permet une conception et une intégration optimisées de passifs directement dans le volume du boîtier, grâce à des couches de redistribution 3D (3D-RDL), des vias traversants de boîtier (TPV) à haut rapport d’aspect et de MIM. Deux types d’inductances sont démontrés : des solénoïdes 3D et des structures multicouches à coeur de TPV, atteignant un facteur de qualité maximal (Q_max) de 52 et une fréquence d’autorésonance (SRF) jusqu’à 12 GHz. L’intégration conjointe de capacités MIM (metal-insulator-metal) dans le boîtier permet la réalisation de fonctions LC complexes, illustrée par un filtre passe-bande et un amplificateur de puissance Doherty de 10 W. La présentation décrira les principes de cette technologie de packaging avancé, les étapes clés de fabrication in-package des 3D-IPD, ainsi que les résultats expérimentaux obtenus sur des démonstrateurs RF.
BIOGRAPHIE
Ayad Ghannam est le fondateur et CEO de 3DiS Technologies, une spin-off du LAAS-CNRS spécialisée dans l’intégration avancée de composants et la microélectronique 3D. Il est titulaire d’un doctorat de l’Université Toulouse III et est auteur de plusieurs publications et brevets dans les domaines des passifs RF et du packaging wafer-level. Depuis la création de 3DiS en 2014, il dirige l’entreprise dans le développement et l’industrialisation d’une technologie innovante de 3D RDL, en favorisant l’innovation et les partenariats industriels dans le secteur des semiconducteurs.
Jeudi 21 mai à 9h40
- Pascal CHEVALIER
STMicroelectronics, France
Titre : Silicium et III‑V : vers la cointégration pour les applications RF de demain
RÉSUMÉ
Les technologies III‑V offrent incontestablement les meilleurs composants actifs radiofréquences (RF), mais les filières silicium (Si) dominent très largement le marché des puces RF, avec près de 75 % de parts de marché contre moins de 10 % pour les filières III‑V (les 15 % restants correspondant notamment aux filtres à ondes acoustiques, MEMS, etc.). Cette situation s’explique par la montée en fréquence des composants actifs sur Si, le haut niveau d’intégration analogique/numérique offert par les technologies CMOS, ainsi que par un faible coût par mm² combiné à d’excellents rendements de fabrication.
Les perspectives d’amélioration des performances RF sur silicium s’amenuisant, les technologies III‑V sont de plus en plus envisagées pour prolonger la feuille de route des circuits RF initialement réalisés en Si, avec l’ambition de tirer le meilleur des deux mondes.
Dans cette présentation, nous détaillerons d’abord les performances du BiCMOS silicium‑germanium (SiGe), qui constitue aujourd’hui la technologie offrant les meilleures performances RF sur silicium grâce au transistor bipolaire à hétérojonction (TBH) Si/SiGe. Des exemples d’applications seront présentés, couvrant à la fois des circuits déjà en grande production, tels que les terminaux SATCOM LEO en bandes Ku–Ka, et des démonstrateurs de liaisons sans fil en bande D.
Nous aborderons ensuite différentes approches d’intégration hétérogène visant à combiner technologies III‑V et Si. Enfin, nous présenterons les travaux en cours pour faciliter l’intégration de TBH sur phosphure d’indium (InP) au sein d’une plateforme Si(Ge).
BIOGRAPHIE
Pascal Chevalier a obtenu son doctorat en électronique à l’Université de Lille en 1998, avec une thèse consacrée à la technologie HEMT sur InP. Après quatre années chez Alcatel Microelectronics en Belgique sur les technologies BiCMOS, il a rejoint STMicroelectronics, France, en 2002. Il y a contribué au développement des filières BiCMOS SiGe, RF‑SOI et de la photonique sur silicium pour des applications de communications sans fil et filaires (cuivre et fibre optique). Il est actuellement architecte en technologies analogiques/RF, directeur technique et Fellow of Technical Staff chez STMicroelectronics. Sa mission couvre l’élaboration et le pilotage de la roadmap technologique, incluant l’intégration hétérogène de dispositifs en silicium et en matériaux III‑V, ainsi que l’optimisation conjointe entre technologie, conception de circuits et applications.
- Piet WAMBACQ
IMEC, Belgium
Titre : Exploiting the heterogeneous third dimension for communication and radar applications
RÉSUMÉ
Communication is omnipresent in our daily life. Worldwide, mobile users consume an increasing amount of data, recently fuelled by AI. This evolution comes with an increase of data rates, both for mobile terminals and for the wired transport networks. The inevitable challenges in speed and complexity for the electronics in both wireless and wired communication can be handled by downscaled CMOS. However, while CMOS downscaling can reduce energy consumption, it comes with a lowering of the supply voltage and a decreasing ability to generate sufficient power in the transmit part of the electronics.
This limitation also strikes the implementation of the transmit part of modern radars. Originating from military applications, radar has found its way to applications in automotive, health and security sectors. Here, the resolution in range, speed and orientation is improved by an increase of the operating frequency, stretching to the D-band (110-170 GHz). At these high frequencies, CMOS power amplifiers suffer from reduced power gain and efficiency.
To overcome the limitations of CMOS, both in generation of power and in high-frequency operation, compound semiconductors from the III-V group such as GaN, GaAs and InP are helpful. Among these technologies, GaN is the power champion and it is conquering silicon and even GaAs technologies for efficient power generation from the low-GHz frequency range up to the Ka band (26.5-40 GHz). For operation in the D band, InP proves to be an excellent choice thanks to its high transit frequency. To combine the complex CMOS electronics with III-V circuits, heterogeneous integration is needed.
This presentation will showcase several implementations of transceivers and transceiver front-ends for communication and radar in various technologies, comprising CMOS, GaN and InP as well as some heterogeneous integration examples.
BIOGRAPHIE
Piet Wambacq obtained his PhD from the Catholic University of Leuven (KU Leuven), Belgium, in 1996. Since then he is with imec where he is currently Fellow. He is also part-time professor at the university of Brussels, Vrije Universiteit Brussel (VUB). He has authored or coauthored six books and more than 350 articles in edited books, international journals and conferences. He has been a member of the Program Committee of ISSCC from 2012 to 2020 with the role of RF Subcommittee Chair from 2016 to 2020. He has been vice-chair of the program committee of ISSCC 2022 and chair of the program committee of ISSCC 2023. His research interests are in analog, RF and mm-wave circuit design and semiconductor technologies.
Jeudi 21 mai à 12h15
Dr. Philippe POULIGUEN, HDR
Responsable Innovation pour le pôle ATS
Responsable du domaine scientifique Ondes Acoustiques et Radioélectriques
Titre : Axes prioritaires de l’AID dans le domaine des technologies radiofréquences émergentes pour des applications de détection, de télécommunications, de guerre électronique et de furtivité
RÉSUMÉ
L’usage militaire du spectre électromagnétique doit être considéré dans un contexte marqué par plusieurs évolutions et défis. Tout d’abord, on observe une numérisation et une densification de l’espace de bataille. Cette évolution s’accompagne d’une connectivité accrue entre les différentes composantes d’un théâtre d’opérations. Ensuite, la diversité des milieux opérationnels fait que les forces armées interviennent dans des environnements variés, tels que les milieux marin, terrestre, urbain, aérien et spatial. Enfin, la prolifération des menaces représente un défi majeur. Parmi ces menaces on trouve les drones seuls, les vecteurs hyper-véloces, les menaces asymétriques à faibles vitesse et signatures, les engins explosifs improvisés. À ce contexte s’ajoutent pour nos propres systèmes des besoins d’efficacité, d’autonomie, de discrétion, de résistance au brouillage, de robustesse, de coexistence électromagnétique et de maîtrise et partage du spectre entre les différentes fonctions présentes sur une zone ou cohabitant sur une plateforme, ainsi que des contraintes SWAP-C (Size, Weight, and Power Consumption). Dans la présentation, les principaux enjeux scientifiques et technologies émergentes mis en avant par l’AID dans le domaine des ondes radiofréquences, pour répondre à cette vaste problématique, seront passés en revue.
BIOGRAPHIE
Philippe Pouliguen est ingénieur à l’agence innovation de Défense (AID), responsable du domaine scientifique « Ondes Acoustiques et Radioélectriques », et adjoint innovation du responsable de pôle « Architectures et techniques de senseurs (ATS) » de la Direction de l’Ingénierie et de l’expertise (DIE) de la Direction Générale de L’Armement (DGA). Il possède un doctorat en Traitement du Signal et Télécommunications (Université de Rennes 1, 1990) et une Habilitation à Diriger des Recherches en spécialité (Université de Rennes 1, 2000). Il a débuté sa carrière à DGA Maîtrise de l’Information (ex CELAR) où il a été expert référent en « rayonnement électromagnétique et signatures radar » et responsable d’un laboratoire de calcul EM et d’expertise en furtivité radar. Il a rejoint la Mission pour la Recherche et l’Innovation Scientifique (MRIS) en 2010 puis l’AID en 2018. Il est auteur ou co-auteur de plus de 60 publications dans des revues internationales à comité de lecture principalement dans les domaines de la diffraction électromagnétique, de la Section Efficace Radar (SER) et de l’analyse des signatures radar, des méthodes asymptotiques haute fréquence, des systèmes antennaires et des métamatériaux.
Vendredi 22 mai à 9h40
Yann DEVAL
Laboratoire de l’Intégration du Matériau au Système (IMS - UMR 5218)
Titre : Conception d’unités de génération de fréquence sous contrainte de faible consommation
RÉSUMÉ
La conception d’unités de génération de fréquence (Frequency Generation Unit - FGU) à très faible consommation, utilisant soit une boucle à verrouillage de phase (PLL), soit une boucle à verrouillage de retard (DLL), soit une combinaison de ces deux types de boucle, a connu un regain d’intérêt notable ces dernières années. Cette tendance s’explique en grande partie par l’émergence de l’Internet des objets (Internet of Things - IoT) et des capteurs communicants (Integrated Sensing and Communication - ISAC) initiant une demande croissante de noeuds de communication capables de fonctionner pendant de longues périodes sur batterie ou d’atteindre l’autosuffisance énergétique.
Dans cette présentation, des exemples expérimentaux de topologies optimisées d’oscillateurs seront abordées, ainsi que des architectures de FGU multi-boucles à très faible consommation d’énergie, développées pour des applications RF dans des technologies CMOS silicium sur substrat isolant (Silicon on Insulator - SOI). Nous mettrons en avant les avantages de la quatrième électrode des transistors de cette filière technologique du silicium, qui permet de contrôler et de modifier à la volée les caractéristiques des oscillateurs et, au delà, celles des FGU.
BIOGRAPHIE
Yann DEVAL a accompli l’intégralité de son parcours universitaire à l’Université de Bordeaux, couronné par l’obtention d’un doctorat en 1994. Il débute sa carrière académique dans cet établissement en 1995 en qualité de maître de conférences, au sein du laboratoire de l’Intégration du Matériau au Système (IMS, à cette époque nommé IXL), orientant ses activités de recherche dans les domaines des circuits intégrés analogiques et mixtes, et créant à IMS une activité de recherche sur les circuits intégrés radiofréquence (RFIC).
En 2004, Yann DEVAL est promu professeur des universités à l’ENSEIRB-MATMECA, école d’ingénieurs du site universitaire bordelais. De 2004 à 2014, il assure la direction du laboratoire commun ST-IMS, contribuant de manière significative au développement de l’innovation et au renforcement des partenariats industriels à Bordeaux. Entre 2010 et 2012, il pilote la création du GIS ALBATROS, collaboration stratégique entre THALES et l’Université de Bordeaux, dédiée à des recherches partenariale dans les domaines de l’aéronautique. Il exerce par la suite les fonctions de directeur d’IMS de janvier 2016 à décembre 2021.
Personnalité reconnue de la communauté internationale de la microélectronique, le professeur DEVAL a présidé plusieurs conférences scientifiques de premier plan, notamment le RFIC Symposium en 2010 à Anaheim (Californie) ainsi que la conférence ESSCIRC-ESSDERC en 2012 à Bordeaux. Auteur d’une production scientifique significative, Yann DEVAL a publié plus de 220 articles dans des revues et conférences internationales de référence et est titulaire de 53 brevets.
Vendredi 22 mai à 10h25
Nacer CHAHAT
NASA Jet Propulsion Laboratory / Caltech
Titre : Conception d'antennes et Modélisation de la propagation pour l'exploration spaciale
RÉSUMÉ
Les avancées récentes dans la conception d’antennes et la modélisation de la propagation sont présentées à travers plusieurs missions emblématiques de la NASA, illustrant les contraintes extrêmes auxquelles sont soumis les systèmes de communication spatiaux, notamment en termes de volume, de masse et de résistance aux environnements hostiles. Ces technologies sont essentielles pour assurer la transmission de données scientifiques et la communication interplanétaire dans des contextes de plus en plus ambitieux. Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA a joué un rôle central dans le développement des antennes pour CubeSats, en particulier grâce à la conception d’antennes déployables innovantes opérant en bandes X et Ka. Ces innovations ont permis la réalisation de missions majeures. La mission Mars Cube One (MarCO) a ainsi démontré l’efficacité d’un réflectarray déployable en bande X, permettant de relayer des données critiques de la mission InSight lors de la phase d’entrée, descente et atterrissage sur Mars. De son côté, la mission RainCube a introduit le premier radar embarqué sur CubeSat, utilisant un réflecteur maillé déployable en bande Ka, aujourd’hui employé pour l’observation globale des précipitations terrestres. Les développements récents incluent également les systèmes de communication liés à l’hélicoptère martien, capable d’échanger des données avec un rover sur des distances comprises entre 250 mètres et un kilomètre. Ces travaux impliquent des défis spécifiques liés à la propagation des ondes à la surface de Mars ainsi qu’à la conception d’antennes adaptées à des plateformes extrêmement contraintes. Enfin, les missions en développement Skyfall et Moonfall illustrent l’évolution vers des systèmes de télécommunications encore plus compacts et polyvalents, avec des radios en bande UHF et S permettant des communications avec les orbiteurs martiens, voire directement avec la Terre dans le cas de Moonfall. L’ensemble de ces travaux met en évidence les défis majeurs de l’ingénierie des antennes et des micro-ondes pour l’exploration spatiale, notamment la miniaturisation, le déploiement fiable et la performance en environnements extrêmes, tout en répondant aux exigences croissantes des missions scientifiques interplanétaires.
BIOGRAPHIE
Nacer Chahat est ingénieur en antennes et hyperfréquences au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, rattaché au California Institute of Technology. Il est diplômé de l’ESIR en 2009, titulaire d’un master en télécommunications de l’Université de Rennes 1 et d’un doctorat en traitement du signal et télécommunications obtenu en 2012 au sein de l’Institut d’Électronique et de Télécommunications de Rennes. Spécialiste reconnu des antennes pour applications spatiales, il est l’auteur et co-auteur de plus d’une centaine de publications scientifiques, de plusieurs chapitres d’ouvrages et de nombreux brevets. Il est également l’auteur du livre CubeSat Antenna Designs, qui présente ses travaux sur les antennes miniaturisées pour CubeSats développées au JPL. Ses contributions ont permis de développer des technologies clés ouvrant la voie à de nouvelles classes de missions d’exploration spatiale. Il est notamment co-inventeur du réflectarray déployable utilisé sur la mission Mars Cube One (MarCO), premier CubeSat interplanétaire, ainsi que de l’antenne radar de la mission RainCube. Il a également développé des antennes pour des atterrisseurs destinés à la surface d’Europe, lune de Jupiter, capables de fonctionner dans des environnements extrêmement contraints. Il est aujourd’hui responsable du développement des systèmes de télécommunications des missions Moonfall et Skyfall, ainsi que des antennes embarquées sur l’hélicoptère de cette dernière mission. Ses travaux ont été largement récompensés par de nombreux prix internationaux, incluant des distinctions IEEE, des prix académiques en France et aux États-Unis, ainsi que la NASA Early Career Achievement Medal et le Lew Allen Award du JPL. Il est Fellow IEEE, Fellow de l’IET et a récemment reçu le Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers (PECASE), l’une des plus hautes distinctions américaines pour un chercheur en début de carrière.
Vendredi 22 mai à 10h55
Luca PERREGRINI
University of Pavia
Titre : How to write a technical paper (and get it published)
ABSTRACT
The talk will focus on the various aspects related to the writing of a technical paper, with specific reference to IEEE publications. In particular, the preparation phase, the organization of the manuscript, the appropriate referencing, and some stylistic aspects will be discussed. Moreover, the peer review process will be presented in details, with specific reference to the IEEE journals, and, in particular, to the hands-on experience of the speaker. Last but not least, ethical issues related to the scientific research are also addressed.
BIOGRAPHY
Luca Perregrini (M’97-SM’12-F’16) was born in Sondrio, Italy, in 1964. He received the Laurea degree in electronic engineering and Ph.D. degree in electronics and computer science in 1989 and 1993, respectively.
In 1992, he joined the Faculty of Engineering, University of Pavia, Pavia, Italy, where he is currently a Full Professor of electromagnetic fields and responsible for the Microwave Laboratory. He was a Visiting Professor with the Ecole Polytechnique de Montréal, QC, Canada, in 2001, 2002, 2005, and 2006.
He has been responsible for many research contracts with prominent international research centers and companies.
He has authored or co-authored over 100 journal papers and over 300 conference papers, 6 book chapters, and 2 textbooks, and co-edited Periodic Structures (Res. Signpost, 2006). His current research interests include the development of numerical methods for electromagnetics and the design of microwave components and antennas.
He served as a member of Prize Committees for several conferences/societies.
He is a member of the Technical Committee MTT-1 (Field Theory and Computational EM) of the IEEE Microwave Theory and Technique Society (MTT-S) and the Board of Directors of EuMA.
He was the co-recipient of several Best Paper Awards at international conferences, and has been an invited speaker at many conferences, and has delivered invited seminar talks at universities and research centers worldwide.
He was the Technical Program Committee Chair of the International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes, Pavia, Italy, in 2017, of the IEEE MTT-S International Conference on Numerical Electromagnetic Modeling and Optimization, Pavia, in 2014, and of the European Microwave Conference, Rome, Italy, in 2014.
Dr. Perregrini was a member of the General Assembly of the European Microwave Association (EuMA) (2011-2013). He was an Associate Editor of IEEE Microwave and Wireless Components Letters (2010-2013), the IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques from 2013 to 2016, the International Journal of Microwave and Wireless Technologies (2011-2016), and IET Electronic Letters (2015-2016). He was a Guest Editor of the IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques in 2015 and the International Journal of Microwave and Wireless Technologies in 2015.
He was the Editor-in-Chief of the IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques for the term 2017-2019.
