Development of original solutions for the 3D integration of RF and millimeter-wave devices based on carbon nanotubes
Développement de solutions originales pour l’intégration 3D de dispositifs RF et millimétriques à base de nanotubes de carbone
Résumé
The shift to higher frequencies of wireless communications is interesting for several reasons. Indeed, the increasing number of connected devices these last years has made the lower frequency bands (traditionally used) overcrowded. Furthermore, in order to increase the data rates of wireless communications(to match the ones of the fiber optics) it is necessary to increase the used frequencies. However, higher frequencies come with lower dimensions and more difficult fabrication processes, lossy behavior of the traditionally used materials, and parasitic effects that become no more negligible, etc. In this manuscript, we study thepossibilities that nanomaterials (in particular Carbon Nanotubes (CNTs)) in the domain of packaging for millimeter-wave devices. In a first chapter, we describe the physical properties of the material we use, namely bundles of vertically aligned CNTs. In the second chapter, an innovative topology of a functionnalized interposer based on CNTs is presented, and a proof of concept device is fabricated and measured. In a third chapter, the miniaturization effects due to the use of CNTs are investigated and highlighted. Finally, the contribution of CNTs in the domain of high frequency interconnects is approached.
La montée en fréquence des dispositifs de télécommunication est intéressante pour plusieurs raisons. En effet, le nombre croissant de dispositifs connectés ces dernières années a fait que les bandes de fréquences plus basses, généralement utilisées, sont devenues surchargées. De plus, afin d’augmenter le débit des connexions sans fils (afin de pouvoir atteindre des niveaux comparables à ceux de la fibre optique) il est nécessaire d’augmenter les fréquences de fonctionnement. Toutefois, la montée en fréquence pose de réels défis technologiques au niveau de l’équipement à cause des dimensions plus petites, du comportement des matériaux traditionnels à hautes fréquences, d’effets parasites, etc. Nous étudions dans ce manuscrit les possibilités apportées par les nanomatériaux (en particulier les Nanotubes de Carbone (NTC)) dans le domaine du packaging pour les dispositifs millimétriques. Nous proposons dans un premier temps de décrire les propriétés physiques du matériau que nous utilisons, à savoir les paquets des NTC alignés verticalement. Dans un deuxième temps, une topologie innovante d’interposeur fonctionnalisé à base de NTC est proposé et une preuve de concept est fabriquée et mesurée. Dans un troisième temps, les effets de miniaturisation possibles grâce aux NTC sont étudiés et mis en évidence. Finalement, l’apport des NTC dans le domaine des interconnections est abordé.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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