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Nouvelle chaire de recherche en MEMS et microphotonique - L'innovation à l'échelle de la puce

Le mercredi 28 octobre 2020

L'Université de Sherbrooke s'associe à Teledyne DALSA par le biais de la Chaire de recherche industrielle CRSNG-Teledyne DALSA pour les MEMS et microphotonique de prochaine génération. Avec à sa tête Paul Charette, professeur en génie électrique et génie informatique, ainsi que Luc Fréchette, professeur en génie mécanique et directeur scientifique de l'Institut interdisciplinaire d'innovation technologique (3IT), la Chaire vise le développement et l'amélioration des matériaux, procédés de fabrication et applications pour les microsystèmes et la microphotonique de demain. Près de 4,5 M$ sont prévus pour les travaux de cette chaire d'une durée de 5 ans. La Chaire vient ainsi cimenter la collaboration liée aux MEMS - systèmes micro-électromécaniques - et à la photonique du corridor Bromont-Sherbrooke, en émergence depuis déjà plusieurs années.

Nouvelle chaire de recherche en MEMS et microphotonique - L'innovation à l'échelle de la puce

En lien direct avec l'un des thèmes fédérateurs de l'UdeS en recherche - matériaux/procédés innovants et sciences quantiques -, cette chaire de recherche veut permettre au partenaire Teledyne DALSA d'occuper un rôle scientifique et technologique de premier plan mondial en MEMS et microphotonique, ces micro-nanotechnologies étant au cœur de tous les dispositifs miniaturisés de haute technologie.

Incorporer la vision nocturne dans les automobiles

Domaine de prédilection du professeur Paul Charette, la photonique intégrée - ou lumière sur puce - est utilisée ici à des fins de miniaturisation des capteurs. «?Pour innover en matière de photonique sur puce, il faut repousser les limites de la science des matériaux et des procédés de micro-nanofabrication. Nous voulons pouvoir ensuite déployer ces nouvelles technologies en contexte industriel afin qu'elles soient produites à grande échelle et à faible coût?», explique le professeur. L'objectif principal de ses travaux vise l'amélioration de la sensibilité de l'imagerie infrarouge ainsi que de l'imagerie hyperspectrale. Ces innovations pourront par exemple contribuer à repérer des polluants dans l'atmosphère ou à surveiller l'état de santé des forêts. Améliorer cette sensibilité permettra aussi d'incorporer la vision nocturne dans les automobiles pour la navigation assistée ou autonome de nuit.

Recharge de capteurs par vibrations

Le monde se numérise, les capteurs sont partout autour de nous. Du côté du professeur Luc Fréchette, les travaux prévus touchent les nouveaux matériaux fonctionnels et leur méthode d'intégration et d'encapsulation sur les puces. Les MEMS implémentent des capteurs ou des actionneurs sur puce qui bougent à l'échelle micrométrique. «?L'idée est de développer ces matériaux fonctionnels qui sont capables de transformer un phénomène physique, comme une force, de la chaleur ou une vibration, en signaux électriques, explique le professeur. À titre d'exemple, un capteur mesurant l'usure des roulements dans une machine pourrait se recharger automatiquement juste par les vibrations de la machine.?»

L'autre volet des travaux du professeur Fréchette touche l'encapsulation des puces sous vide, opération névralgique de la chaîne de fabrication. «?Nos méthodes visent à maintenir ce vide dans des cavités miniatures pour la durée de vie du capteur. Comme l'encapsulation vient dominer les prix des capteurs, nous devons pouvoir arriver à encapsuler à faible coût. Nous visons donc à encapsuler les puces simultanément et non séparément pour réduire considérablement les coûts et augmenter la miniaturisation, ce qui favorise l'intégration des MEMS dans une plus grande plage d'applications, comme l'imagerie thermique?», ajoute le professeur Fréchette.

Partenaire de longue date : Teledyne DALSA

Partenaire de longue date de l'UdeS, Teledyne DALSA a été partie intégrante de plusieurs projets qui ont émané de collaborations précédentes. Beaucoup d'étudiantes et d'étudiants de l'UdeS sont actuellement en poste chez Teledyne, mettant en relief le fait que chacun fait sa part du contrat : l'Université forme les étudiants en recherche pour l'innovation, et les partenaires récoltent des succès avec les nouveaux produits développés, tout en bénéficiant de personnel hautement qualifié par la suite. «?Teledyne DALSA est une figure dominante dans le marché, principalement grâce à l'éventail de technologies de fabrication auxquelles elle a accès et à l'expertise de ses employés qui se peaufine depuis plus de 20 ans, illustre Stéphane Martel, directeur du Bureau de projet chez Teledyne DALSA. Nous pouvons desservir à peu près tous les marchés et tous les types d'applications MEMS, que ce soit dans le secteur de l'automobile, des applications industrielles, des télécommunications, du biomédical, de la défense et de l'électronique de consommation de masse. Et la Chaire bénéficiera assurément de ce positionnement-là?».

Maillage industriel et universitaire : risquer le risque

La Chaire fait le pont entre la recherche universitaire et le transfert vers l'industrie. Le but : propulser le prototype imagé, réfléchi et conçu en laboratoire vers une innovation utile et révolutionnaire. On dit de cette recherche qu'elle est fort pertinente, notamment parce qu'elle se nourrit des besoins réels industriels.

«?La dualité comporte des risques, mais aussi des avantages, souligne Jacques Renaud, coordonnateur de l'intégration MEMS et gestionnaire des activités de la Chaire chez Teledyne DALSA. Il y a certains défis techniques qu'on ne se permet pas d'attaquer en industrie, car les risques sont élevés, et le retour sur l'investissement, difficile à quantifier. Mais le cadre actuel permet de déléguer ces mandats à la Chaire et, ultimement, de faire de belles découvertes non prévues qui ont beaucoup de valeur. Nous nous mettons alors dans l'état d'esprit d'une start-up plutôt que dans celui d'une entreprise établie comme la nôtre, et nous pouvons alors nous permettre de prendre plus de risques.?»

Chaîne d'innovation intégrée : écosystème stratégique

«?Les travaux de cette chaire s'imbriquent parfaitement au sein de la chaîne d'innovation intégrée, qui trace le chemin complet de la recherche fondamentale jusqu'à la mise en marché. De l'Institut quantique au partenaire industriel, en passant par l'Institut interdisciplinaire d'innovation technologique (3IT) et le Centre de Collaboration MiQro Innovation (C2MI) à Bromont, toutes les étapes de la recherche et du développement sont couvertes. De la science de très haute qualité y est développée, et le potentiel de transfert vers l'industrie est très élevé?», explique le professeur Vincent Aimez, vice-recteur à la valorisation et aux partenariats de l'UdeS. Cet écosystème offre également un impact fort intéressant pour la structuration de la recherche à plus long terme, laquelle se bâtit dans la qualité de la relation avec le partenaire.

Carrières exceptionnelles

Tous les intervenants sont unanimes : le besoin d'étudiants pour les activités de recherche est énorme. Les entreprises en développement de technologies de pointe sont toujours à la recherche de bons candidats. La Chaire amènera un flot d'activités et de collaborations qui contribueront à former adéquatement les étudiants afin de faire face aux défis d'un environnement industriel comme Teledyne DALSA. Ainsi, ils pourront apprivoiser les problèmes complexes interdisciplinaires, voir plus loin et comprendre les notions de temps, de défis, de risques et de solutions. Les perspectives de carrières sont nombreuses et exceptionnelles!

Partenaires de la Chaire

«?Le CRSNG est fier de financer la Chaire de recherche industrielle qui vise la mise au point et l'amélioration de matériaux, de procédés et d'applications pour les systèmes micro-électromécaniques et la microphotonique de prochaine génération. La Chaire permettra le transfert des connaissances scientifiques et des résultats de recherche de l'Université de Sherbrooke aux entreprises dans le domaine concerné. Elle permettra aussi d'offrir aux étudiants un environnement de formation intégré et multidisciplinaire, qui incorpore une dimension de recherche et développement industrielle. Il en résultera le développement et le renforcement du potentiel du Canada en ce qui a trait à la commercialisation de ces technologies ainsi que l'augmentation des bienfaits économiques qui en découlent?», affirme Marc Fortin, vice-président de la Direction des partenariats de recherche au CRSNG.

« L'Université de Sherbrooke et Teledyne DALSA travaillent en partenariat depuis de nombreuses années, et ce partenariat a grandement contribué aux succès de Teledyne DALSA dans son marché. Au cours des 20 dernières années, notre entreprise a complètement réinventé ses technologies et ses services. L'Université de Sherbrooke y a grandement contribué, non seulement par les nombreux projets collaboratifs, mais aussi par ses stagiaires du régime coopératif et ses diplômés et diplômées en génie et en sciences qui ont éventuellement joint nos rangs pour contribuer de façon directe à cette transformation. Nous sommes très fiers de perpétuer ce partenariat avec la nouvelle chaire de recherche », a commenté Claude Jean, vice-président exécutif et directeur général de Teledyne DALSA.

Pour Luc Sirois, directeur général de Prompt : «?Participer activement et sans relâche à construire l'avenir du Québec par le financement de la recherche et du développement collaboratifs dans le domaine des TIC et numérique, c'est notre raison d'être chez PROMPT. C'est pourquoi notre participation à la création de la Chaire de recherche industrielle CRSNG-Teledyne DALSA pour les MEMS et microphotonique de prochaine génération est naturelle et a du sens. À travers ce financement, on veut assurer la consolidation et le développement d'une expertise de pointe, engager un transfert entre le monde de la recherche et celui de l'entreprise. Ce financement soutiendra également, à plus long terme, la formation de nouveaux talents et la création d'emplois, tant dans le secteur public que privé, dans un domaine de premier plan mondial au cœur de tous les dispositifs miniaturisés de haute technologie.?»

«?C'est avec enthousiasme que le C2MI, le plus important centre de recherche et développement en microélectronique au Canada, contribuera au succès de cette chaire industrielle. La qualité et l'unicité de nos installations nous distinguent sur la scène internationale et permettront aux étudiants de parfaire leur formation grâce à l'interaction qu'ils auront auprès des chercheurs industriels et grâce à un parc d'équipements scientifiques à l'état de l'art. Les collaborations universitaires industrielles permettent non seulement de développer des produits commercialisables, mais permettent aussi aux étudiants de bien comprendre les défis industriels. Ces projets de collaboration viennent confirmer notre rôle dans l'écosystème d'innovations numériques. S'imposer en tant qu'expert mondial en développement numérique, tous secteurs confondus, c'est notre objectif !?» de conclure Normand Bourbonnais, président et directeur général du C2MI.

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