Les élèves de TS2- lycée Marlioz à Nano@school

Les élèves de TS2- lycée Marlioz à Nano@school
Afin de découvrir le monde de la Recherche sur les nanotechnologies, les TS2 du lycée Marlioz d’Aix les Bains ont participé
cette année, au programme nano at school .
Ce programme est le fruit d’un partenariat étroit entre MINATEC (1er campus européen dédié aux micro et nanotechnologies),
le CIME Nanotech (centre de formation interuniversitaire Grenoble-Alpes), le Rectorat de l’académie de Grenoble et le Conseil
général de l’Isère. Pour plus de détails : http://www.nanoatschool.org/
Ainsi, vendredi 24 Mars à l’aube (départ à 7h00 du matin !), toute la classe s’est rendue, clés USB dans la poche et caméras en
mains, à Grenoble. L’objectif du jour : travailler sur 4 ateliers au sein de plateformes dédiées à la recherche et à
l’enseignement supérieur à MINATEC.
Nous avons tout d’abord été reçus par M Ahmad BSIESY, directeur de CIME-Nanotec qui nous a présenté le site puis expliqué la
microélectronique :
-Qu’est ce que la microélectronique ?
C’est l’assemblage d’un grand nombre de transistors pour former des circuits intégrés .
-Où trouve-t-on ces circuits ?
Partout : téléphone, électroménager, voitures, montres….En moyenne nous utilisons chacun 1 milliard de transistors par jour !
-Un bref historique nous fait réaliser l’ampleur des progrès depuis 1904, date de l’invention du premier transistor :
Celui-ci est alors une ampoule de 3 cm que l’on trouve dans les premiers postes radios par exemple.
Dans les années 60, apparaissent les premiers circuits intégrés contenant 4 transistors.
En 1970, les circuits contiennent environ 2300 transistors, 1 transistor fait 10 micromètres.
Aujourd’hui, sur un circuit de 2,5 cm de côté, on trouve 5 à 10 milliards de transistors, 1 transistor a une taille de 10 à 20 nm !
La taille d’un transistor atteint donc le milliardième de mètre et s’approche de la distance limite entre les atomes de la matière.

-Comment fabrique-t-on les circuits intégrés?
La conception de tels circuits se fait par photolithographie en un centaine de couches sur des disques de Silicium dans une salle
blanche : salle où l’air contient 10000 fois moins de poussière que l’air que nous respirons. En effet, la moindre poussière serait
énorme par rapport à la taille d’un transistor, cela ferait dysfonctionner le circuit ! Ainsi, nous apprenons que Minatec possède la
plus grande salle blanche de France de 750 m², elle est destinée à l’éducation et à la recherche et permet de fabriquer des
circuits intégrés.
Pour la suite de la journée, nous sommes répartis en groupe de 7 ou 8 pour participer à 2 ateliers parmi les 4 suivants :
-Atelier Nanomonde : Avec une caméra USB nous visualisons les objets que nous avions apportés (poussière, poil de chien, grain
de sel, cheveu, pollen, CD, DVD…) .Certains ont manipulé un microscope à force atomique (d’une valeur de 150 000 euros !)
permettant d’observer à l’échelle nanométrique. D’autres ont manipulé un simulateur reconstituant la surface d’un solide
permettant de « toucher « les atomes.
-Atelier Biotec : nous avons manipulé des molécules du vivant à l’échelle du nanomètre en comparant deux ADN par la technique
de la PCR (Polymerase Chain Reaction)
-Atelier photovoltaïque, l’équipe s’est adaptée à notre demande de ne pas faire le TP du lycée, aussi celui-ci s’est transformé en
atelier que l’on pourrait intituler : Récupération d’énergie électrique ( ou bioélectricité ?).
Nous avons étudié et manipulé 2 dispositifs :
-Une biopile : constituée de fumier et de bactéries, elle permet de récupérer l’énergie habituellement perdue en chaleur
et en gaz par le fumier. Comparée à une pile plate de lampe de poche, nous trouvons qu’elle est 20 fois moins performante : il y a
encore des progrès à faire, néanmoins le dispositif marche !
-Un panneau solaire à colorant rouge conçu par le CEA et permettant de capter la lumière artificielle bleue issue des
DEL. Nous le comparons avec un petit panneau photovoltaïque de démonstration provenant de notre labo du lycée : nous
trouvons que le panneau solaire de laboratoire du lycée est bien moins performant ! Il faudra penser à investir dans un panneau
plus récent !
-Atelier conception : comment assembler des milliards de transistors ?
Par la CAO (conception assistée par ordinateur) : à partir du Cahier des charges définissant ce que la carte devra faire,
on crée un algorithme sur 4 niveaux : langage niveau 1 transformé en langage niveau 2 qui aboutit à un plan de cartes logiques
qui permet enfin d’avoir un plan d’assemblage des transistors.
Ce plan d’assemblage permettra de créer les masques correspondants aux différentes couches à déposer sur le silicium (
une centaine pour une carte). On nous explique bien que la création des masques est très coûteuse ( plus de 500 000 euros ) ,
plusieurs étapes de simulations sont nécessaires avant la commande !
Après avoir découvert la notion de porte logique, nous utilisons alors les logiciels professionnels de tests de schémas de
portes logiques ( DSCH3.5) et de programmation du masque ( Microwind). Enfin nous utilisons une carte FPGA pour programmer
l’asservissement de luminosité d’une caméra à l’aide du logiciel Quartus II.
Au cours de la journée les élèves ont également pu avoir un avant goût de leur future vie d’étudiant :
Tous les intervenants, étant des enseignants chercheurs, les ont vraiment considérés comme tels.
Sur certaines plateformes nous avons croisés d’autres étudiants en TP et enfin, nous avons aussi pu apprécier le repas offert par
nano at school au CROUS !
16h30 retour en bus, pleins d’images et de films en stock et prêts à partager notre expérience.
Nous avons même reçu une plaque pour notre participation!
Je remercie vivement tous les intervenants qui ont fait de cette journée une réussite :
M Ahmad Bsiesy ; M Eric Martinet ; M Etienne Pernot ; M Jean-Luc Deschanvres, Mme
Imen Bouchnak ; M Gilles Baudrant ; M Mounir Benabdenbi et Mme Lorraine
Chagoya .
Mme BES , professeur de physique chimie, lycée Marlioz