Brevet FR2626992A1 — publié le 19890811

CARTE A PUCE A CHANGEMENT DE FONCTIONNALITE PAR EFFET SUPRACONDUCTEUR L'invention concerne les cartes à puces. Par nature, les cartes à puces sont des outils très commodes pour les utilisateurs dans la vie courante, professionnelle, industrielle. C'est pourquoi elles ont rencontré un grand succès et des applications toujours plus nombreuses ont été proposées ces dernières années. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle catégorie d'applications plus spécifiquement adaptées au domaine industriel. Selon l'invention, on propose que la carte à puce puisse avoir deux fonctionnalités différentes selon les conditions de température dans lesquels elle est placée: dans des conditions de température supérieures à une valeur déterminée, la carte à puce a une première fonctionnalité; dans des conditions de température inférieures et propres à engendrer un ' effet supraconducteur dans au moins un élément de la carte à puce, la carte acquiert une nouvelle fonctionnalité. Par le mot fonctionnalité, on entend une aptitude à exécuter une tâche dans des conditions définies; au sens large, on dira qu'il y a fonctionnalité différente non seulement si la fonction générale est différente, mais aussi si c'est la même fonction générale, avec des caractéristiques différéntes; par exemple il y aura fonctionnalité différente si la carte réalise une fonction plus rapidement, ou avec une consommation moindre, ou dans une gamme de fréquence, différente, etc., a condition bien entendu que ces différences ne soient pas liées seulement aux propriétés classiques des semiconducteurs placés dans des conditions de température différentes (la puce de la carte à puce étant réalisée à partir d'un semiconducteur). Selon l'invention, on prévoit que la carte à puce comporte au moins un élément qui devient supraconducteur au dessous d'une valeur de température déterminée. Cet élément est raccordé entre deux points d'un circuit de la carte à puce et il a pour fonction de raccorder les deux points lorsque la température est inférieure au seuil de supraconductivité de l'élément, et au contraire d'isoler au moins partiellement ces deux points l'un de l'autre lorsque la température est supérieure à ce seuil. Par exemple, l'invention est utilisable dans le cas où on veut réaliser une carte à puce de performances très poussées en vitesse, nécessitant d'être placée dans des conditions de température très basse pour évacuer la puissance élevée qui est en général dissipée par les circuits très rapides. Mais on veut aussi que la carte puisse fonctionner dans des conditions de température ambiantes, c'est-à-dire sans refroidissement spécial, et on accepte alors que la carte fonctionne avec des performances beaucoup moins bonnes en vitesse. Voici comment on pourra mettre en oeuvre l'inv- ention: la carte comprendra par exemple, pour réaliser- des circuits très rapides, un certain nombre d'étages d'amplification à temps de réponse très rapide, et en parallèle des étages amplificateurs de même gain, à temps de réponse moins rapide mais consommant beaucoup moins de puissance.Des éléments supraconducteurs sont agencés comme des commutateurs disposés de manière à - soit mettre en service les amplificateurs très rapides en déconnectant les amplificateurs moins rapides, ceci lorsque la carte est placée dans 'des conditions de température basse où un refroidissement efficace peut être assuré pour dissiper la puissance consommée par les circuits rapides de la carte; - soit déconnecter les amplificateurs rapides et mettre en service les amplificateurs moins rapides lorsque la carte est placée dans des conditions de température plus élevée où le refroidissement des circuits ne peut pas être assuré avec une efficacité suffisante. Ce sont les éléments supraconducteurs qui assurent la commutation, et ceci uniquement sous la commande de la température d'environnement de la carte. Avec cette application, on voit que l'on assure un fonctionnement de la carte même si elle est placée dans des conditions où on ne pourrait normalement pas la faire fonctionner. La différence est qu'elle fonctionne avec des performances volontairement réduites, et c'est en ce sens que l'on entend que la carte a une fonctionnalité différente dans des conditions de température différentes. En tout cas, dans l'exemple decrit, la carte ne risque pas d'être détériorée par une dissipation de puissance excessive lorsqu'elle n'est plus refroidie à très basse température. Mais on pourrait aussi imaginer des applications dans lesquelles la fonctionnalité est encore plus différente selon les conditions de température et ne porterait pas seulement sur des performances réduites. Dans la pratique, on peut envisager que la commutation entre deux types de fonctionnements se fasse pour des températures voisines de la température de l'azote liquide puisqu'on connaît maintenant des matériaux supraconducteurs à la température de l'azote liquide, mais bien entendu la commutation pourra avoir lieu à des températures différentes selon le matériau supraconducteur utilisé puisque les recherches actuelles sont orientées vers la recherche de céramiques supraconductrices à des températures toujours plus élevées qui atteindront peut-être un jour, pourquoi pas, les températures ambiantes de O à 20*C. Les éléments supraconducteurs servant à la commutation en fonction de la température pourront être réalisés sur une puce semiconductrice incorporée à la carte à puce, si les technologies de dépôt du matériau supraconducteur se prêtent (du -point de vue du dépôt proprement dit, de la gravure, de la compatibilité avec les conducteurs ou semiconducteurs de la puce puisqu'un contact de liaison devra être etabli entre un élément supraconducteur et des points du circuit de la puce). Les éléments supraconducteurs pourront aussi être réalisés selon une technologie hybride, c'est-å-dire déposés par exemple par sérigraphie suivie d'une cuisson, sur un substrat de céramique sur lequel seront également déposées la ou'les puces de circuit intégré constituant la carte à puce. Dans une réalisation particulière, on pourra par exemple prévoir que la carte à puce comprend deux puces réalisées différemment et ayant des fonctionnalités différentes (au sens général qu'on a défini ci-dessus) et que les éléments supraconducteurs déposés sur le même substrat que les puces sont disposés de manière à mettre en service soit l'une des puces soit l'autre selon les conditions de température. REVENDICATIONS 1. Carte à puce, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élement supraconducteur au dessous d'une température déterminée, connecté de manière que la carte ait une première fonctionnalité lorsqu'elle est placée à une température inférieure à cette' température et une deuxième fonctionnalité au dessus de cette température. 2. Carte à puce selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un élément supraconducteur connecté entre deux points de circuit électrique de la puce, pour court-circuiter ces points une température inférieure à la température déterminée et pour les isoler au moins partiellement au dessus de cette température.