Couverture ElectroniqueS n°127

Depuis un an, nous assistons à une multitude d'annonces concernant les oscillateurs Mems. La société WTC, spécialisée dans l'analyse des marchés des microsystèmes, suit depuis plusieurs années le développement de cette technologie et lui prédit un avenir radieux. Les oscillateurs Mems ne sont pas réellement une nouveauté. Les premières publications mentionnant des résonateurs RF Mems appliqués à des oscillateurs sont apparues dans les années mille neuf cent quatre-vingt. Cependant, jusqu'à récemment, la médiocre stabilité en température du silicium et la nécessité de recourir à des encapsulations coûteuses, à base de céramique ou de cavité métallique, ont empêché les Mems de devenir une alternative crédible aux quartz. Ces cinq dernières années, de sérieux progrès ont été accomplis concernant le process, l'encapsulation et l'intégration des circuits. Ces avancées sont essentiellement à mettre au crédit de start-up telles que Discera, Silicon Clocks et SiTime.Il convient en premier lieu de rappeler la définition d'un oscillateur Mems. En effet, une certaine confusion semble régner entre les termes oscillateur et résonateur, particulièrement lorsqu'il s'agit du prix.Un oscillateur Mems typique est constitué 1) du résonateur, 2) des circuits assurant les fonctions d'oscillation, de compensation de fréquence et de température, 3) du boîtier. Le résonateur Mems est une structure micro-usinée qui vibre à une fréquence spécifique, sous l'effet d'une excitation externe (principalement électrostatique pour obtenir un bon facteur de qualité). Le résonateur est économique et son prix en volume est estimé inférieur à 0,1 $. Le coût d'un oscillateur Mems traditionnel démarre pour sa part à 0,5 $, et peut atteindre plusieurs dollars pour certains modèles. Les prévisions de marché données dans cet article concernent les oscillateurs Mems plutôt que les résonateurs, car la plupart des fabricants fourniront en réalité des oscillateurs complets (figure).Les acteurs en présenceGlobalement, WTC évalue le marché des oscillateurs Mems à quelque 200 millions de dollars en 2012. Un chiffre certes encore loin de représenter les 50 à 90 % du marché pouvant être théoriquement adressé, mais qui justifie cependant le vif intérêt suscité actuellement par les Mems. Le point crucial sera d'identifier les applications spécifiques pour lesquelles les oscillateurs Mems apporteront un réel plus, du fait par exemple de leur petit boîtier, de leur consommation réduite, ou lorsqu'un fonctionnement haute fréquence ou en environnement difficile est de mise. Et éventuellement en vue d'une intégration poussée dans un circuit.La possibilité de réaliser plusieurs résonateurs dans un même composant est également très prometteuse, pour nombre d'applications nécessitant diverses fréquences de référence. Certains téléphones portables incorporent par exemple 5 ou 6 horloges et oscillateurs à quartz différents. Un oscillateur Mems multifréquence apporterait ici un réel bénéfice. Son utilisation entraîne un bouleversement architectural dans le téléphone, de telle sorte qu'elle n'est pas envisagée pour maintenant.Comme nous l'avons indiqué, les acteurs majeurs sont aujourd'hui trois start-up américaines : Discera, SiTime et Silicon Clocks. Les premiers produits commercialisés en série arrivent cette année chez les deux premières sociétés citées. Mais, à l'instar de NXP, des spécialistes du semi-conducteur sont également susceptibles de rejoindre le mouvement.De son côté, la société de capteurs Mems VTI Technologies a annoncé récemment sa coopération avec l'organisme de recherche finlandais VTT. Elle pourrait commercialiser des oscillateurs Mems dès 2008 ou 2009.Mais la communauté des fabricants d'horloges et d'oscillateurs quartz prend également les Mems au sérieux et commence à s'investir sérieusement. Ainsi, des fabricants japonais d'oscillateurs à quartz de première importance, comme Epson-Toyocom, explorent la piste des oscillateurs Mems en silicium. Par ailleurs, cette société a également démarré la commercialisation de quartz micro-usinés (appelés QMems).Certains vendeurs de produits à quartz envisagent également d'acquérir des technologies Mems. Des spécialistes du quartz, tels Micro Crystal et Vectron, ont par ailleurs formé des partenariats avec SiTime et Discera.Pour notre part, nous estimons que l'oscillateur Mems sera, après les FBAR (filtres Mems à ondes acoustiques), le deuxième composant de type Mems RF à être produit en masse. A ce titre, l'année 2007 sera cruciale. Elle révélera si les promesses de commercialisation, en dizaines de millions de pièces, émanant des start-up seront tenues.

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