Pour la première fois, des chercheurs de l'université de Twente ont réussi à connecter deux parties d'une puce électronique à l'aide d'une liaison optique intégrée. Une connexion légère pourrait être un moyen sûr de connecter un composant haute puissance et des circuits de commande numérique sur une puce sans lien électrique direct. Jusqu'à maintenant, cependant, une liaison optique n'était pas possible en utilisant la technologie des puces de silicium standard. Vishal Agarwal, un doctorat de l'UT. étudiant, réussi à le faire. Il a réalisé un très petit circuit optocoupleur qui délivre un débit de données de mégabits par seconde de manière économe en énergie.

Dans les puces « smart power », le composant de forte puissance peut être isolé des circuits de commande numérique. Cette isolation garantit un fonctionnement sûr dans des domaines d'application tels que l'électronique médicale et automobile. Jusqu'à maintenant, de tels optocoupleurs étaient encombrants et séparés de la puce. Un optocoupleur sur puce a maintenant été réalisé par Vishal Agarwal. Son optocoupleur peut être intégré à l'électronique en utilisant la technologie des puces standard (CMOS). Il est d'environ 0,008 mm ² en taille et consomme peu d'énergie.

Intégrer une source lumineuse et un détecteur de lumière sur une puce n'est pas anodin. En général, des matériaux spéciaux sont nécessaires qui ne peuvent pas être introduits dans le processus CMOS. Le silicium n'est pas une bonne source de lumière en soi. Une LED au silicium sur une puce émettrait de la lumière infrarouge avec une faible efficacité, alors qu'un détecteur au silicium ne fonctionne pas bien avec la lumière infrarouge. Ce n'est pas un bon point de départ pour une connexion optique. Recherche précédente, cependant, par UT Ph.D. étudiant Satadal Dutta, prouvé que de meilleurs résultats peuvent être obtenus en connectant la LED au silicium "dans le mauvais sens". Un effet d'avalanche se traduit par l'émission de lumière visible. De la même manière, un détecteur de lumière peut être réalisé au niveau duquel un seul photon peut induire une avalanche. Le résultat :une connexion optique efficace.

Le principe a fonctionné. Maintenant, pour Agarwal, le défi était de concevoir un circuit électronique qui contrôle au mieux la LED et le détecteur, optimisation de la consommation d'énergie, vitesse et utilisation de l'espace sur la puce. Par exemple, il veut équilibrer la tension nécessaire au fonctionnement de la LED à avalanche (AMLED) et de la diode à avalanche à photon unique (SPAD), résultant en une bonne connexion sans gaspiller la lumière. Il doit également déterminer comment positionner la source lumineuse et le détecteur de lumière sur la puce, pour une efficacité maximale. Dans sa thèse, Agarwal propose un optocoupleur qui peut être entièrement intégré dans CMOS, avec un débit de données d'environ 1 mégabit par seconde et une consommation d'énergie minimale.