La microélectronique supraconductrice

摘要

La situation de la microélectronique supraconductrice a profondément évolué au cours des douze dernières années, d'une part à cause de la découverte et des premières applications des cuprates supraconducteurs à haute température critique (composants passifs micro-ondes ou simples magnétomètres) ; d'autre part surtout à cause du développement accéléré de circuits intégrés multicouches supraconducteurs, à base de jonctions tunnel en niobium et en nitrure de niobium (NbN), fiables fonctionnant respectivement à 4,2 K (hélium liquide) et à 9K (réfrigérateurs à deux étages). Les applications sont variées : elles couvrent les domaines de l'électronique ultrarapide (circuits de 50 GHz de bande passante), des circuits hyperfréquences (récepteurs hétérodynes SIS à 1,5 THz), les composants numériques à base de logique RSFQ (commutateurs matriciels, CAN, autocorrélateurs, processeurs « Pétaflop »), la métrologie, l'imagerie fonctionnelle du cerveau au moyen de réseaux, de SQUIDs, ... A coté de caractères spécifiques des .composants supraconducteurs dont certains peuvent être contraignants, le développement diversifié de la microélectronique supraconductrice démontre le parti que l'on peut tirer d'une adaptation innovante des nouvelles technologies de la microélectronique silicium.%Major progress and breakthroughs had occurred during the last decade in the field of Superconductive Electronics. This is related both to the discovery of high temperature oxide superconductors shortly later applied to microwave passive devices and simple SQUID magnetometers, but the biggest progress has been made, during the same period, on the achievement of large scale integrated (LSI) circuits using conventional superconductive multilayers. Circuits made of niobium tunnel junctions are working at 4.2 K in a liquid helium cooling system, those made of niobium nitride (NbN) junctions, working at 9K, in double stage refrigerators are even more attractive. Applications of such superconductive circuits are covering various fields such as high speed electronics (BW～50 GHz), submillimeter "SIS" heterodyne receivers, digital devices made of RSFQ logic gates (ADC/DAC, autocorrelators, flash digitizers, switching circuit networks, arithmetic units for future Petaflops-scale computers,...), devices for Metrology and NDE, functional and topographic brain investigation using multichannel SQUlDs systems (MEG),... Superconductive Electronics do not require critical design rules or very narrow linewidth in the circuit fabrication but would surely benefit in the future in the development of silicon microelectronics, VLSI circuits Foundry services and innovative microchip or Microsystems designs.