HEROIC (pour High efficiency read-out integrated circuit). C’est le nom du projet européen de détecteurs infrarouges de prochaine génération dédiés à la défense. Lancé en janvier 2023 pour une durée de quatre ans, il bénéficie d’un budget de plus de 19 millions d’euros, dont 18 millions d’euros apportés par le Fonds européen de défense. Porté par la volonté de l’Europe de disposer d’une filière souveraine de production de ces équipements, le projet est piloté par le spécialiste français du secteur, le grenoblois Lynred, coentreprise entre Safran et Thales.
Les capteurs infrarouges servent à détecter, reconnaître et identifier des objets ou des cibles de nuit et dans des conditions météorologiques et opérationnelles dégradées. Ils sont au cœur de nombreuses applications militaires : imageurs thermiques, dispositifs de vision nocturne, systèmes de surveillance et de ciblage ou encore satellites d'observation. Les applications militaires et du spatial représentent un marché niche de quelque 50 000 pièces par an, selon Lynred.
Cap sur des pixels de 7,5 microns et moins
Le projet HEROIC réunit dix partenaires européens, dont trois fabricants de détecteurs infrarouges de qualité défense : le français Lynred, l’allemand AIM et le belge Xenics. Parmi les sept autres participants figure le CEA-Leti, le laboratoire d’électronique du CEA à Grenoble, partenaire historique en R&D de Lynred. Leur objectif : qualifier une filière européenne de fabrication de puces, capable d’accompagner la miniaturisation des pixels des détecteurs infrarouges.
Les produits actuels disposent de pixels de 15 ou 10 microns. La feuille de route européenne vise des pixels de 7,5 microns et moins à l’horizon 2030. «Cela nous permettra soit de quadrupler la résolution d’image du détecteur à taille identique, afin d’augmenter la portée de détection de 30 à 40% par rapport aux produits à pixel de 10 microns, soit de réduire la taille de détecteur à résolution identique par un facteur 1,5», explique à L’Usine Nouvelle David Billon-Lanfrey, directeur de la stratégie de Lynred.
Un détecteur infrarouge réunit deux éléments superposés l’un sur l’autre dans un seul composant : la matrice sensible de détection infrarouge et le circuit intégré de lecture, qui traite les informations des pixels pour créer l’image vidéo affichée par la caméra. La matrice de détection infrarouge est réalisée en interne, tandis que la fabrication du circuit de lecture est sous-traitée auprès de STMicroelectronics ou X-Fab.
Enjeu de souveraineté dans le choix du fondeur de puces
«Pour miniaturiser les pixels, nous avons besoin de circuits de lecture plus denses, fabriqués avec une gravure plus fine, note David Billon-Lanfrey. Aujourd’hui, les circuits de lecture font appel à des technologies de 110 et 130 nanomètres. Pour les futurs détecteurs à pixels de 7,5 microns et moins, nous devons passer à des gravures de 65 nanomètres et moins. Le projet vise à qualifier une fonderie européenne de puces répondant à nos exigences spécifiques.»
La première étape est de choisir un fondeur de puces. Ce sera le franco-italien STMicroelectronics ou l'allemand X-Fab. Pour des questions de souveraineté liées aux exigences des applications de défense, pas question d’aller chez l’américain GlobalFoundries à Dresde, en Allemagne, ni chez le chinois SMIC à Avezzano, en Italie. Restera ensuite à développer un prototype de circuit de lecture, le faire fabriquer et le tester pour s'assurer qu'il répond aux exigences des détecteurs infrarouges militaires. «Le fonctionnement des puces est garanti par les fondeurs sur une plage de température de -40 à +80°C, rappelle David Billon-Lanfrey. Or nos détecteurs infrarouges dédiés à la défense fonctionnent à -100°C.» Des tests sont donc nécessaires pour s'assurer que la technologie du fondeur répond aux besoins spécifiques des usages militaires.
«La validation du modèle de fonctionnement à froid est un processus long et couteux. A travers ce projet, nous voulons mutualiser les outils de conception et de test pour aller plus vite et réduire les coûts, développe le responsable. Chacun des trois fabricants de détecteurs [partenaires du projet] développera son prototype, réalisera ses vérifications et suivra sa feuille de route.»
Retard de cinq ans de l'Europe sur les Etats-Unis
«Nous profitons de cette collaboration pour standardiser les interfaces afin que les clients puissent remplacer le produit d'un fournisseur par celui d'un autre», continue David Billon-Lanfrey. C’est la première fois que les trois concurrents décident de mettre de côté leur rivalité pour collaborer dans un projet européen. Lynred y voit le début d’une nouvelle ère de mutualisation, qui aidera l’Europe à résorber son retard technologique dans ce domaine sur les Etats-Unis, que David Billon-Lanfrey estime à cinq ans en raison d’un budget de R&D dix fois supérieur outre-Atlantique.
Le CEA-Leti travaillera sur l'application de la démarche "More than Moore" avec l'objectif de superposer sur la matrice de détection infrarouge, non pas un circuit de traitement, comme cela se fait aujourd'hui... mais deux! Cela afin de donner davantage d'intelligence au détecteur infrarouge. Les retombées du projet bénéficieront notamment aux systèmes européens de défenses, comme le Scaf attendu à partir de 2030.
