N°45 : juin 2013

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Veille Stratagique, des
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TECHNOLOGIQUE N°2
Ministère de l’Industrie,
l’Industrie, de la Petite et Moyenne Entreprise et de la Promotion de l’investissement
3
Bulletin de Veille
TECHNOLOGIQUE
45
nn°°
du 15 /06/2013
Marché mondial des semi-conducteurs :
2297.8 milliards USD en 2013
Le WSTS (Word Semiconductor Trade
Statistics), qui rassemble 55 entreprises
et représente plus de 70% de
l’industrie du semiconducteur, vient de
publier ses prévisions de printemps ;
elles reflètent une baisse par rapport à
ses prévisions de novembre 2012.
Ainsi, l’organisation professionnelle ne
table plus que sur une hausse de 2,1%
du marché mondial des semisemi
conducteurs, qui atteindrait ainsi 297,8
milliards de dollars en 2013. A
l’automne dernier, le WSTS tablait
encore sur unee progression des ventes
de 4,5% pour cette année. Mais la crise
de l’industrie du PC est plus profonde
et plus structurelle que les fournisseurs
de puces ne le croyaient…
croyaient Suite sur :
Sommaire
INDUSTRIE AUTOMOBILE ........... 1
• Commande de soupapes Camcon
déconnectée du vilebrequin
EFFICACITE ENERGETIQUE ................. 2
• Associer le stockage d'énergie au
photovoltaïque à concentration
• Une centrale injecte de l'hydrogène dans le
réseau de gaz naturel
ELECTRONIQUE / NANOTECHNOLOGIE ... 3
• Des italiens développent des transistors
optiques
• Vers des circuits électroniques flexibles
• Nouveau record de transmission de données
sans fil de 40 Gbit/s
NOUVEAUX PROCEDES ...................... 4
• Tungstène dopé aux fibres de tungstène
vipress.net
INDUSTRIE AUTOMOBILE
Commande de soupapes Camcon déconnectée du vilebrequin
Les moteurs modernes à allumage commandé dispose de plus en plus
souvent d’un déphaseur d’arbre à cames et parfois même de plusieurs
profiles de levée de soupapes. Cette variabilité permet à la fois
d’améliorer le couple à très bas régime et faire en conséquence du
downspeeding, de réduire le pompage et d’accroître la recirculation des
gaz d’échappement, aussi appelée EGR (Exhaust Gaz Recirculation)
Cependant, tous les systèmes
systèmes aujourd’hui commercialisés font appel à
l’arbre à cames, ce qui limite les progrès. La société Camcon
Automotive (Royaume
Royaume Uni) a développé un actionneur appelé IAV
AV (Intelligent Valve
Actuation) capable d’actionner chaque soupape totalement indépendamment
indépendamment de la position
du vilebrequin. Le système utilise toujours un arbre à cames mais celuicelui-ci est entraîné par un
moteur électrique sous 12 volts. Le déphasage est réalisé par un contrôle ultra rapide de ce
moteur qui permet de retarder ou d’avancer indépendamment
indépendamment les points d’ouverture et de
fermeture de chaque soupape. La commande est de type desmodromique – pair de cames
pour la levée et la descente de la soupape – pour contrer les très fortes accélérations et
décélérations.
Ce dispositif est encore en développement et un prototype physique tourne sur un banc
moteur.
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innovations.com
BULLETIN DE VEILLE TECHNOLOGIQUE
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Efficacité énergétique
Associer le stockage d'énergie au photovoltaïque à concentration
Maxwell Technologies et Soitec ont annoncé leur décision de collaborer dans le cadre d'un programme
financé par la Commission de l'énergie de Californie (CEC) visant à faire valoir les avantages en termes de
coûts et de performance d'un système de stockage d'énergie associé à la technologie photovoltaïque à
concentration (CPV).
Maxwell a signé un contrat de 1,39 million de dollars avec le programme R&D de la CEC pour financer la
conception d'un système de stockage d'énergie à base de condensateurs à haute capacité et son intégration
au système CPV de Soitec situé sur le campus de l'université de Californie à San Diego (UCSD) ainsi que
sur le site de Soitec dans le sud de la Californie.
Soitec précise que ces systèmes intégrés bénéficieront d'avancées technologiques, dont les prévisions
d'ensoleillement et la gestion prédictive de l'énergie, afin de maximiser les avantages liés à l'intégration du
stockage d'énergie à base de condensateurs à haute capacité.
Le projet a débuté en Juin 2013 et s'achèvera en mars 2015. Les performances de ces systèmes intégrés
feront l'objet d'une évaluation indépendante réalisée par BEW Engineering dans le cadre d'un contrat de
sous-traitance conclu avec Maxwell. Les nouveaux systèmes CPV Concentrix de Soitec incorporent des
modules qui présentent un rendement énergétique de l'ordre de 30 %, soit 2 à 3 fois celui des technologies
photovoltaïques classiques. La technologie CPV convertit directement la lumière du soleil en électricité
propre grâce à l'utilisation d'optiques à concentration et de cellules solaires à haut rendement.
Les condensateurs à haute capacité sont des dispositifs de stockage d'énergie qui se chargent très
rapidement à partir de toute source d'électricité. Ils déchargent sur demande l'énergie emmagasinée.
Associés à un système photovoltaïque, leur rôle est de servir de réserve d'énergie électrique pour atténuer les
variations de la production d'énergie solaire.
Ce complément de la production d'un système CPV à haut rendement a pour objectif de réduire la
demande exercée sur le réseau électrique pour combler les « creux » solaires de courte durée et maintenir la
production d'électricité des centrales. Outre le lissage des variations de production de telles centrales
solaires, les systèmes associant des condensateurs à haute capacité et des modules CPV auront un impact
positif pour les clients des compagnies d'électricité en réduisant les investissements en capacités de
production pour faire face aux pics de consommation ponctuels.
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Une centrale injecte de l'hydrogène dans le réseau de gaz naturel
Une centrale power-to-gas (P2G), installée par E.ON, grand spécialiste du
secteur énergétique, à Falkenhagen dans l'est de l'Allemagne, a pour la
première fois injecté de l'hydrogène dans le réseau de gaz naturel dans le cadre
d'un test de fonctionnement.
Au cours du test, qui a duré trois heures, la centrale a produit 160 mètres
cubes d'hydrogène, qui ont été injectés dans le réseau gazier. Cet événement
marque la première fois où E.ON parvient à mener à bien toutes les phases du
processus, de la réception de l'électricité à l'injection
de l'hydrogène. La centrale P2G reçoit son énergie d'un parc éolien situé à proximité. Cette énergie fait
fonctionner le matériel d'électrolyse qui transforme l'eau en hydrogène qui est alors injecté dans le réseau de
transport de gaz régional. L'hydrogène s'incorpore au mélange de gaz naturel et peut être utilisé pour
générer de l'électricité ou de la chaleur.
L'entrée en service de la centrale P2G est prévue pour fin août. Une fois celle-ci opérationnelle, elle utilisera
la surproduction d'électricité issue des énergies renouvelables pour produire environ 360 mètres cubes
d'hydrogène par heure. Elle permettra donc l'exploitation d'électricité provenant des énergies renouvelables
qui, sinon, ne pourrait pas alimenter le réseau. Les parcs éoliens de la région produisent déjà souvent
davantage d'électricité que le réseau local peut contenir.
E.ON a installé la centrale à Falkenhagen, l'emplacement étant idéal. La région connaît une forte
production d'énergie éolienne, l'infrastructure énergétique et gazière nécessaire est déjà en place, et E.ON
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détient un centre de contrôle sur place.
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Electronique / Nanotechnologie
Des italiens développent des transistors optiques
La dernière génération de transistor fonctionne avec la lumière et est destinée à remplacer les transistors
traditionnels qui utilisent le courant électrique pour amplifier ou moduler un signal dans des dispositifs
électroniques. Ces dispositifs innovants ont été réalisés par Claudio Conti et Marco Leonetti de l'université
de Rome La Sapienza et par Cefe Lopez de l'Institut des sciences des matériaux de Madrid.
Dans la pratique l'appareil réalisé est un transistor dans lequel les canaux de sorties sont constitués de
lumière de couleurs différentes, au lieu de courants électrique comme dans le cas de l'électronique. Le
système proposé repose sur des microstructures de particules de dioxydes de titane de l'ordre de dizaine de
micromètres.
Dans leur étude, publiée sur Nature Communication, les scientifiques ont démontré que ce type de
transistor est capable de fonctionner également avec des systèmes désordonnés comme les liquides, les gaz,
les alliages métalliques et les colloïdes. Les auteurs ont également découvert que dans ces systèmes, le
dispositif peut avoir une structure beaucoup plus simple que celle des premiers transistors optiques.
L'équipe a identifié un mécanisme capable de canaliser la lumière dans les cavités d'une nanostructure,
appelées "modes" et qui communiquent entre eux en échangeant de l'énergie sous forme de lumière laser.
A travers un dispositif appelé "spatial light modulator", les auteurs ont démontré qu'il est possible de
contrôler le transfert d'énergie entre les différentes cavités. Ce phénomène de "switching" est analogue à
celui qui a lieu dans les transistors standards, en remplaçant le courant électrique par des photons. Il permet
de modifier et d'amplifier les flux de lumière canalisés d'un "mode" à l'autre, et de changer la fréquence,
c'est-à-dire la couleur de la lumière.
Bien que ces transistors soient près de mille fois plus grands que des transistors traditionnels, les possibilités
offertes par cette découverte sont énormes. En réalité, en utilisant la lumière, on peut élaborer des
informations à des vitesses largement plus grandes que celles obtenues avec des courants électriques,
favorisant ainsi le développement de technologies pour l'élaboration et la transmission de données à très
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grande vitesse.
Vers des circuits électroniques flexibles
Des chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, en
Suisse, dirigés par Stéphanie Lacour, travaillent à la mise au point
de circuits électroniques souples et déformables qui pourraient être
intégrés dans une peau artificielle. Celle-ci pourrait être reliée au
système nerveux et serait en mesure de lui transmettre de
nombreuses informations sensorielles.
Grâce à toute une série d'expériences effectuées sur plusieurs types
de matériaux, l’équipe de Stéphanie Lacour a découvert un
nouveau substrat qui pourrait servir de base à la fabrication de ce type de circuit : les mousses élastomères,
qui sont notamment utilisées dans la literie et les emballages.
Les chercheurs ont découvert qu'en intégrant un film métallique dans une mousse de polyurethane, il
devient possible d'étirer celle-ci de manière réversible, sans pour autant que ses propriétés conductrices
soient modifiées.
Les chercheurs ont également constaté que l'insertion d'un réseau de micro-bulles d'air à l'intérieur de ce
substrat permettait d'en modifier les propriétés d’élasticité.
Les premiers tests réalisés montrent qu'il est possible d'atteindre un taux d’élasticité supérieure à 100 %
sans ruptures de ce maillage. Cette trame métallique sur mousse est donc un excellent candidat pour servir
de support aux capteurs, puces et composants divers qui constitueront la peau électronique visée par les
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chercheurs.
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Nouveau record de transmission de données sans fil de 40 Gbit/s
Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer à Fribourg, en Allemagne, en collaboration avec l’Université de
Stuttgart et l’Institut de Technologie de Karlsruhe (KIT), ont développé une puce émetteur-récepteur de
240 GHz qui ne mesure que 4×1,5 mm. La taille de la puce est due aux petits circuits et antennes qui
fonctionnent avec des longueurs d’onde très courtes. La puce utilise une technologie de semi-conducteurs
développée au Fraunhofer basée sur des circuits des semi-conducteurs III-V et des transistors à haute
mobilité d’électrons qui permettent à la puce de fonctionner jusqu’à 300 GHz et au-delà.
Les liaisons radio ont été jusqu’ici incapable d’atteindre les taux de transmission de données des fibres
optiques multimodes, mais cette nouvelle démonstration des chercheurs allemands montrent que bientôt ça
ne sera plus le cas… En effet, si vous voulez utiliser la fibre optique et aussi une liaison radio pour
transmettre des données, il ne sera plus nécessaire de compresser le signal provenant de la fibre optique. Il
peut être adapté et transféré directement dans une liaison radio, reconverti en données optiques et est
ensuite transféré dans la prochaine section de fibre de verre. Il n’y aura aucune réduction de débit de
données.
Les chercheurs disent que la démonstration de la transmission de données sans fil à 40 Gbit/s n’est que le
début. Selon Jochen Antes de KIT, l’amélioration de l’efficacité spectrale en utilisant des techniques de
modulation complexes, ou une combinaison de plusieurs canaux comme le multiplexage, permettra
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d’atteindre des débits encore plus élevés.
Nouveaux procédés
Tungstène dopé aux fibres de tungstène
Parce qu’il fond à très haute température (3410°C), le tungstène est un bon matériau pour Iter, le futur
réacteur de fusion nucléaire. Seul problème : il est fragile… Des chercheurs allemands ont trouvé le moyen
d’y remédier, en renforçant le tungstène… avec des fibres de tungstène. Une première.
Il fera très chaud dans Iter, le prototype de réacteur de fusion nucléaire en cours de construction sur le site
de Cadarache (Bouches-du-Rhône) : le plasma, où aura lieu la réaction de fusion d’atomes créatrice
d’énergie, atteindra au cœur 100 millions de degrés. C’est pourquoi le choix des matériaux est l’un des
principaux défis, que les chercheurs s’efforcent de relever en inventant des solutions inédites. Au Max
Planck Institute for Plasma Physics (Allemagne), on explore les possibilités du tungstène.
Pour les composants du réacteur qui sont en contact avec le plasma, c’est un bon candidat : c’est le métal
qui a le plus haut point de fusion. Malheureusement, ce dur métal a par ailleurs un inconvénient : quand il
est soumis localement à de fortes contraintes, il s’y forme des microfissures, et le métal devient fragile. Un
problème bien connu pour d’autres matériaux, et l’équipe du Max Planck a repris une idée relativement
classique : faire un composite, en ajoutant des fibres, qui ont entre autres la propriété de dissiper l’énergie
dans tout le matériau, en évitant les surcharges locales.
Des fibres de tungstène ? Il en existe des longues, fabriquées par extrusion du métal : ce sont les filaments
des lampes à incandescence. Les chercheurs se sont fournis chez Osram. Pour plus d’efficacité, ils les ont
revêtus d’un autre matériau (de l’oxyde d’erbium). Ensuite, pour noyer les fibres dans une matrice de
tungstène, un nouveau procédé a été mis au point avec le britannique Archer Technicoat : le tungstène est
déposé entre les fibres à partir d’un mélange gazeux.
Le composite obtenu est trois fois plus résistant à la fracture que le métal homogène. Et l’effet de
renforcement fonctionne bien quand le matériau est soumis à de fortes contraintes, comme les chercheurs
ont pu le vérifier en soumettant des échantillons à un rayonnement synchrotron. Il s’agit maintenant
d’optimiser le procédé pour envisager une production à plus grande échelle.
www.usinenouvelle.com