Northrop Grumman présente ce 2 octobre FORTITUDE, une puce en nitrure de gallium de la taille approximative d’un grain de riz destinée à traiter une très large portion du spectre électromagnétique. Le groupe annonce trois fois plus de puissance et une qualité de signal multipliée par vingt par rapport aux architectures auxquelles il la compare, avec des applications envisagées dans les satellites, le GPS, les radars et les futurs systèmes 6G.
Northrop Grumman est surtout connue dans l’aéronautique, le spatial et la défense. FORTITUDE présente toutefois un intérêt télécom plus large : les technologies radio utilisées dans les futurs réseaux devront traiter davantage de bandes de fréquences tout en limitant consommation, encombrement et pertes.
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Une seule puce veut remplacer plusieurs composants RF
FORTITUDE dérive d’une technologie précédemment désignée Super Lattice Castellated Field Effect Transistor. Northrop Grumman cherche à intégrer sur une seule puce des fonctions qui nécessitent aujourd’hui plusieurs composants radio. Cette consolidation peut réduire la taille du système et simplifier son architecture.
Dans un smartphone, quelques millimètres gagnés peuvent être utiles. Dans un satellite, la réduction de masse possède une valeur encore plus importante car chaque gramme doit être placé en orbite. Moins de composants peut également signifier moins d’interconnexions et potentiellement moins de pertes.
Il faudra toutefois attendre davantage de données techniques pour mesurer les performances dans des conditions comparables à celles d’autres solutions RF.
Le nitrure de gallium supporte des puissances et fréquences élevées
La puce utilise du GaN, ou nitrure de gallium. Ce semi-conducteur est déjà largement étudié et utilisé dans les systèmes de puissance et radiofréquence. Il peut fonctionner avec des tensions, températures et fréquences élevées qui deviennent difficiles pour certaines architectures silicium classiques.
Dans le domaine grand public, le GaN est devenu connu grâce aux chargeurs compacts. Son intérêt dans la radio est différent. Il peut servir à concevoir des amplificateurs capables de travailler à haute fréquence avec une bonne densité de puissance. Les futurs réseaux mobiles devront justement exploiter des bandes de fréquences plus nombreuses et potentiellement plus élevées.
La 6G aura besoin de radios beaucoup plus flexibles
La 6G est encore en phase de normalisation. Les premiers réseaux commerciaux sont généralement attendus autour de 2030, tandis que la GSMA envisage 2,4 milliards de connexions en 2035. Les caractéristiques définitives ne sont donc pas encore figées. Une tendance apparaît néanmoins clairement : le réseau devra fonctionner dans des environnements radio beaucoup plus variés.
Les fréquences traditionnelles resteront utilisées, tandis que de nouvelles bandes pourront apporter davantage de capacité. La communication avec les satellites devrait également être intégrée beaucoup plus étroitement. Une électronique capable de couvrir une large portion du spectre devient donc particulièrement intéressante.
FORTITUDE ne constitue pas « une puce 6G » prête à être intégrée demain dans un smartphone. Northrop Grumman la présente plutôt comme une brique RF pouvant participer à de futurs systèmes 6G.
Satellites, GPS et communications militaires sont les premiers usages visés
Le fabricant cite plusieurs domaines : satellites, radar, GPS, guerre électronique et 6G. Ces applications ont un point commun : elles nécessitent des performances radio élevées dans des contraintes importantes de taille et d’énergie. Un satellite doit gérer plusieurs liaisons tout en restant extrêmement économe.
Un radar doit transmettre et recevoir des signaux avec une grande précision. Un réseau mobile doit maintenir des communications fiables malgré les interférences et la mobilité. Une architecture RF plus intégrée peut donc trouver des usages dans plusieurs secteurs.
Il ne faut cependant pas supposer que la même puce sera utilisée sans modification dans tous ces appareils. Les contraintes de puissance, de refroidissement et de certification diffèrent considérablement.
FORTITUDE montre que la 6G se construit aussi au niveau des composants radio
La plupart des discussions autour de la 6G portent sur les débits ou les nouveaux services. L’infrastructure physique reste pourtant fondamentale. Une antenne doit générer et recevoir le signal. Des amplificateurs, filtres et convertisseurs doivent ensuite le traiter. Les progrès réalisés sur ces composants peuvent être aussi importants que les évolutions logicielles.
Northrop Grumman affirme que FORTITUDE délivre trois fois plus de puissance et vingt fois une meilleure qualité de signal dans les comparaisons réalisées par l’entreprise. Ces chiffres devront être replacés dans leur protocole de mesure avant toute comparaison directe avec d’autres composants. L’annonce reste néanmoins intéressante pour PSF : elle montre que la préparation de la 6G ne concerne déjà plus seulement les opérateurs et organismes de standardisation.
Récapitulatif technique :
- Nom : FORTITUDE
- Technologie : nitrure de gallium / GaN
- Format annoncé : environ la taille d’un grain de riz
- Architecture précédente : Super Lattice Castellated FET
- Gain de puissance annoncé : x3
- Qualité de signal annoncée : x20
- Applications : satellite, radar, GPS, communications, 6G
- Objectif : réduire nombre de composants, poids et consommation
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