Recherche – Les faits marquants 2019

 

Décembre 2019

Neuroprothèse et exosquelette Clinatec : 18 brevets et un concentré d’innovations

Le projet Brain Computer Interface (BCI) a fait l’objet d’une publication dans The Lancet Neurology* et d’une couverture médiatique mondiale. Il illustre la capacité d’innovation du « modèle Clinatec » basé sur la cohabitation dans un même centre de recherche de médecins et de technologues.

Première brique technologique du projet BCI, le dispositif médical implantable WIMAGINE®. Doté de 64 voies, il mesure et numérise les signaux neuronaux avec un faible niveau de bruit et les transmet en temps réel par une liaison sans fil, avec une précision exceptionnelle. Ces caractéristiques le rendent unique au monde.

Deuxième brique, les algorithmes qui décodent ces signaux numérisés pour les traduire en intentions de mouvement du patient et en commandes de pilotage de l’exosquelette. Basés sur des méthodes de machine learning, ils représentent la majorité des 18 brevets déposés.

Enfin, l’exosquelette lui-même s’appuie sur des briques existantes développées pour des projets robotiques antérieurs du CEA. Il compte 4 membres, fonctionne sur batterie et embarque 2 PC dédiés à son contrôle-commande : là encore, ces caractéristiques sont uniques au monde.

Les images diffusées par les médias ont surtout montré le patient debout. Mais sur le plan scientifique, il était bien plus difficile de détecter les intentions de mouvement des bras et des poignets, soit 8 degrés de liberté. Le projet BCI a relevé ces défis avec succès et peut espérer demain de nouvelles avancées au bénéfice des malades.

Contact : guillaume.charvet@cea.fr

* elle est signée par le professeur Benabid, premier auteur, et 23 autres chercheurs du CEA Leti, du CEA List et du CHUGA

L’EIT distingue le projet de “pancréas artificiel” pour enfants de Diabeloop

L’Institut Européen d’Innovation et de Technologie (EIT) a décerné courant octobre le prix InnovEIT à Diabeloop. La start-up grenobloise est récompensée pour son projet D4Kids, un dispositif automatisé de gestion du diabète pour les enfants vivant avec un diabète de type 1. Il doit améliorer leur qualité de vie, réduire les hypoglycémies et les périodes d’hyperglycémie. Son graphisme a été pensé avec et pour les enfants afin de faciliter la compréhension des données.

Diabeloop vient de terminer trois essais cliniques pour D4Kids dans des centres pédiatriques en Belgique et en France, dont l’hôpital Necker (Paris). Elle attend par ailleurs une décision des autorités de santé sur la prise en charge par la Sécurité sociale du DBLG1 System, son dispositif médical pour adultes.

Contact : isabelle.closet@prpa.fr

Simple comme une conversion spin-charge !

Une équipe internationale incluant des chercheurs d’IRIG a présenté un dispositif simple et performant pour convertir un courant de spin en courant électrique. Il est constitué d’un substrat de titanate de strontium (SrTiO3) sur lequel de l’aluminium est déposé à température ambiante. Ce dépôt « pompe » l’oxygène du substrat et rend le SrTiO3 conducteur. Les spins accumulés dans le gaz d’électrons 2D qui se forme à sa surface peuvent être convertis en courant électrique. La conversion est modulée grâce à une simple grille électrostatique.

Le phénomène est d’autant plus remarquable qu’il est obtenu sans matériaux ferromagnétiques. De plus, le facteur de conversion est 10 à 100 fois plus élevé qu’avec un matériau de référence comme le platine. De quoi ouvrir la voie à de nouveaux concepts de mémoires ou de transistors.

Contact : laurent.vila@cea.fr

Bientôt une ligne-pilote SiC au Substrate Innovation Center

Le centre d’innovation sur les substrats Soitec-Leti accueillera en 2020 une ligne pilote dédiée au carbure de silicium (SiC). Ceci dans le cadre d’un programme de co-développement que Soitec et Applied Materials viennent de rendre public. Les deux partenaires visent, entre autres applications, les véhicules électriques et les télécommunications. Le SiC, même s’il fait déjà figure de matériau de référence sur ces sujets, est peu adopté par l’industrie en raison de son coût et de ses faibles rendements de fabrication.

Soitec mobilisera notamment sa technologie Smart CutTM, qu’elle utilise pour ses produits SOI. Applied Materials mettra en œuvre son expertise en ingénierie des matériaux. Parmi les observateurs attentifs de cette ligne-pilote : Audi, qui a fait du véhicule électrique un de ses axes prioritaires.

Contact : yann.lamy@cea.fr ; catherine.maddalon@soitec.com

 

Octobre 2019

Intelligence artificielle : le Leti impliqué dans l’institut grenoblois

Engagé depuis le début de l’année dans un ambitieux programme de R&D sur l’intelligence artificielle embarquée, Le Leti est également associé au nouvel institut grenoblois de recherche en intelligence artificielle, MIAI (Multidisciplinary institute in artificial intelligence). Celui-ci bénéficie de 100 millions d’euros de fonds publics et privés sur quatre ans. Il va financer des projets collaboratifs avec une cinquantaine d’industriels, ainsi que 28 chaires d’excellence. L’objectif est notamment de mettre en lien les laboratoires de l’écosystème grenoblois.
Le Leti est chargé du pilotage de quatre de ces chaires. Elles sont consacrées aux architectures neuromorphiques, à l’accompagnement des patients dans la gestion de leur traitement, à l’optimisation des réseaux de télécoms et à l’impact sociétal de l’intelligence artificielle. Les travaux ont débuté dès cet été.

Contact : catherine.ogier-falzon@cea.fr

https://miai.univ-grenoble-alpes.fr/fr/

Lire et modifier un bit quantique, mode d’emploi

Les chercheurs grenoblois (équipe IRIG — Leti — CNRS) avaient créé l’événement en 2016 en réalisant un bit quantique en technologie CMOS 300mm, basé sur des trous et non des électrons. Ils sont désormais capables de lire l’état du qubit grâce à une méthode par réflectométrie de grille, tout en modifiant son état par l’application de signaux micro-onde sur la grille.

Leur technique de lecture manque encore de précision. Mais elle permettra de caractériser rapidement les qubits fabriqués à Grenoble : temps de cohérence, temps de relaxation etc. De plus, elle sera facile à dupliquer pour de futurs circuits à plusieurs qubits. Ces résultats ont été publiés dans Nature Communications. Ils suivent de peu une autre publication grenobloise, dans Nature Nanotechnology, cette fois sur la lecture haute fidélité de qubits à électrons.

Contact : romain.maurand@cea.fr

 

Juin 2019

Changement de recette pour les mémoires MRAM

Une équipe Spintec a trouvé un nouveau levier pour améliorer la rétention de ses mémoires MRAM : elle remplace le tantale par du tungstène dans les empilements des jonctions tunnel magnétiques. La fabrication de ces empilements comprend en effet un recuit nécessaire à la cristallisation de la jonction. Pendant ce recuit, le tantale tend à diffuser vers la barrière tunnel et à en absorber l’oxygène. Il absorbe aussi une partie du fer de l’électrode magnétique et en modifie la composition chimique. La magnétorésistance et la durée de stockage de l’information (rétention) de la MRAM sont alors altérées.

Cette diffusion indésirable apparaît au-delà des 300 °C, alors que les recuits peuvent être effectués à 400 °C. Mieux vaut remplacer le tantale par du tungstène, qui migre moins et capte moins de fer lors des recuits.

Contact : bernard.dieny@cea.fr

 

Avril 2019

Et si les skyrmions changeaient de chiralité magnétique ?

Les skyrmions, ces quasi-particules magnétiques de quelques nanomètres, n’ont pas fini de faire rêver le monde de la spintronique. Une équipe Spintec – Institut Néel – LSPM (Laboratoire des sciences des procédés et des matériaux – CNRS) vient de montrer que l’interaction à l’origine du sens de rotation des spins dans les skyrmions (chiralité) est modulée linéairement par une tension de grille. Extrapolé au-delà des tensions de l’étude, ce phénomène pourrait aller jusqu’à un renversement de la chiralité magnétique. Le skyrmion, utilisé comme unité de logique magnétique, serait alors facilement manipulable par une tension.

Les travaux se poursuivent grâce à un financement ANR pour appliquer des tensions supérieures et confirmer l’existence de ce renversement. Les chercheurs veulent aussi explorer plus avant le comportement irréversible obtenu lors de mises sous tension plus longues.

Contact : helene.bea@cea.fr

Rétine ou le traitement d’image intégré en 3D

Une équipe Leti a réussi une prouesse technique en intégrant en 3 D un imageur de 1024 x 768 pixels et une puce de 192 processeurs multicœurs. Les deux composants sont empilés et reliés physiquement et électriquement par le collage direct de leurs niveaux de métal. Les pixels intègrent l’électronique de lecture et de numérisation. L’assemblage 3D permet une interconnexion massivement parallèle des pixels à la matrice de processeurs. Le démonstrateur, baptisé Rétine, dispose d’assez de puissance de calcul pour traiter 5500 images/seconde.

Ce module peut alléger la charge d’un processeur central en effectuant pour lui des tâches à valeur ajoutée : détection d’anomalies, focalisation sur des zones d’intérêt, capture d’éléments mobiles etc. Le Leti a déposé plusieurs brevets et prépare une seconde génération.

Contact : laurent.millet@cea.fr

Bernard Dieny récompensé par l’IEEE

Chercheur à l’IRIG (ex-INAC) et cofondateur du laboratoire Spintec, Bernard Dieny a reçu à Washington le « Carrier Achievement Award 2019 » de l’IEEE Magnetics Society.

Cette distinction a été attribuée par le passé à des sommités mondiales du magnétisme. Elle récompense une carrière exceptionnelle. Bernard Dieny a publié à ce jour 430 articles et déposé 70 brevets. Il a joué un rôle-clé dans l’émergence des vannes de spin à magnétorésistance géante, qui ont longtemps équipé les têtes de lecture des disques durs. Son équipe a largement contribué à la convergence entre magnétisme et microélectronique et au succès de la technologie de mémoire magnétique MRAM, entrée en production chez Samsung, TSMC ou Intel. Ses travaux actuels portent sur de nouveaux concepts de mémoires MRAM et composants logiques magnétiques.

Contact : bernard.dieny@cea.fr

Sida : les Lipidots ouvrent une nouvelle approche vaccinale

En injectant des nanoparticules lipidiques (Lipidots) dans lesquelles était chargée la protéine p24 du VIH, une équipe Leti – CEA/DRF – INSERM a obtenu sur modèle animal une réponse immunitaire forte et complète.

Quand le Leti a créé les Lipidots en 2006 avec le CNRS, son objectif était d’encapsuler et de transporter vers des cellules-cibles des médicaments ou des fluophores. Ces nanoparticules lipidiques sont faciles à produire à grande échelle, très stables, bien tolérées par l’organisme. Elles sont protégées au total par 14 brevets.

Des anticorps, mais aussi des lymphocytes T

Les travaux sur une nouvelle approche vaccinale anti-VIH leur offrent une tout autre perspective. Les chercheurs ont greffé sur des Lipidots la protéine p24, un fragment de capside virale du VIH, et des agents immunostimulants. Ils ont obtenu ainsi la production d’une grande quantité d’anticorps et une très forte réponse cellulaire (lymphocytes T).

La taille des Lipidots – 100 nm de diamètre – a joué en leur faveur. Elle leur permet de pénétrer les vaisseaux lymphatiques et d’atteindre les ganglions pour déclencher cette forte réponse immunitaire.

Il faut maintenant lancer une approche plus large en encapsulant plusieurs antigènes. La route reste longue jusqu’à un possible vaccin efficace sur l’homme. Mais les chercheurs tiennent une piste prometteuse.

Contact : fabrice.navarro@cea.fr

 

Février 2019

300 mm : le Leti au meilleur niveau technologique pour soutenir l’industrie

Dans le cadre de Nano 2022, le Leti va finaliser en 2019 l’installation d’une première phase de 30 équipements de microélectronique 300 mm. A travers cet accroissement de sa capacité technologique, l’institut se donne les moyens de préparer les prochaines vagues d’innovations.

Spectaculaire par son ampleur, ce projet l’est aussi par son budget, apporté par le CEA, la Région Auvergne Rhône-Alpes et l’Etat français (Direction générale des entreprises). Avec cet investissement, le Leti disposera de l’une des salles blanches de R&D les plus modernes d’Europe. Son équipement le plus remarquable est un scanner lithographique à immersion ASML.

200 et 300 mm à égalité dans deux ans

L’arrivée de ces équipements répond à plusieurs priorités stratégiques. D’abord, se doter de machines proches de celles des clients industriels, donc en 300 mm. Ensuite, garantir à ces clients une stricte confidentialité de leurs projets ; il faut pour cela disposer d’un parc complet. Enfin, Soitec implante une grande partie de sa R&D au Leti avec le lancement du Substrate Innovation Center, un centre de prototypage de classe mondiale qui développe notamment de nouveaux matériaux.
L’année 2019 verra l’installation d’une quinzaine de machines – les autres sont déjà sur place – et le développement des procédés 300 mm. Ces tâches mobilisent des équipes projets où se côtoient agents CEA, salariés des équipementiers et sous-traitants. D’ici deux ans, l’activité 300 mm devrait être aussi importante que le 200 mm.

Contact : laurent.clavelier@cea.fr

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