Crédit : Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST)
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Junghyup Lee du département de génie électrique et d’informatique du DGIST est la première au monde à avoir développé une puce semi-conductrice de type « convertisseur analogique-numérique SAR à entrelacement temporel et mise en forme du bruit », capable de mesurer simultanément plusieurs biosignaux, notamment des électrocardiogrammes (ECG) et des électromyogrammes (EMG). L’équipe a intégré cette technologie dans une puce semi-conductrice et a validé avec succès son fonctionnement. Leurs résultats ont été présentés lors du symposium IEEE sur les technologies et circuits VLSI ( VLSI 2026 ), qui s’est tenu à Honolulu du 14 au 18 juin.
La mesure précise de plusieurs biosignaux à l’aide d’appareils portables tels que les montres connectées exige le respect de plusieurs conditions strictes. Parmi celles-ci figurent une impédance d’entrée (résistance) extrêmement élevée afin d’éviter toute perte de signal, même en l’absence de transpiration ou en cas de contact ténu (électrodes sèches ou sans contact), une large plage d’entrée pour prévenir toute distorsion du signal due à des mouvements brusques, et une consommation d’énergie extrêmement faible pour un fonctionnement prolongé. Cependant, les méthodes de mesure conventionnelles peinent à satisfaire simultanément toutes ces exigences sur une seule puce.
L’équipe de recherche de Lee a relevé ce défi en proposant une nouvelle architecture de « convertisseur analogique-numérique SAR à mise en forme du bruit du troisième ordre et entrelacement temporel ». Dans cette architecture, les blocs de circuits consommant une part importante de puissance et occupant une surface considérable sont partagés entre plusieurs canaux, tandis que seuls les composants essentiels (les bancs de condensateurs résiduels) sont alloués séparément à chaque canal.
Cette approche a permis de réduire considérablement la surface des circuits et la consommation d’énergie nécessaires aux systèmes multicanaux, rendant possible la conception d’une puce ultra-compacte et à très faible consommation.
De plus, l’équipe a atteint des performances de premier plan mondial en intégrant des techniques de conception originales, notamment CAIB, qui minimise la consommation d’énergie en préréglant les niveaux de tension avant la mesure, et TD-CLA, qui compense efficacement la distorsion du signal.
Cette étude est particulièrement importante car elle présente une technologie de conception fondamentale permettant d’intégrer toutes les exigences essentielles des dispositifs portables dans une seule puce semi-conductrice ultra-compacte. La puce développée devrait trouver de nombreuses applications dans divers domaines, notamment la surveillance de la santé à long terme au quotidien, les dispositifs de santé numériques de nouvelle génération et les équipements médicaux de haute précision.
Le professeur Junghyup Lee du département de génie électrique et d’informatique du DGIST a déclaré : « Cette recherche est importante car elle présente une nouvelle architecture de semi-conducteurs capable d’atteindre simultanément une taille ultra-compacte, une consommation d’énergie ultra-faible et des performances élevées, tout en maintenant un fonctionnement stable malgré les différentes formes de mouvement et les changements de contact des électrodes rencontrés dans les environnements portables. »
Geunha Kim, chercheuse postdoctorale, a ajouté : « En améliorant les performances des dispositifs portables basés sur des électrodes sèches et sans contact, cette technologie devrait contribuer au développement de plateformes de soins de santé numériques de nouvelle génération capables de mesurer à long terme un large éventail de biosignaux. »
