Un ordinateur de la taille d'un millimètre, avec une radio et une tâche à accomplir.

À un millimètre carré, le dispositif n'est plus une carte que l'on peuple. C'est un système que l'on coconçoit avec la physique.

Un nano-ordinateur à cette échelle fait trois choses à la fois : il lit un ensemble de nanocapteurs, il prend une décision locale ou agrège une mesure, et il sort ce résultat du die via une radio. Il n'y a pas de place pour une carte de capteur séparée, une carte de MCU séparée et un module radio séparé. La détection, le calcul et la liaison Bluetooth doivent partager le même silicium — un système sur puce au sens littéral.

Je travaille cela dans deux directions. Côté dispositif, c'est de la nanoélectronique : tracer des circuits à des échelles où les hypothèses bien rangées du manuel — niveaux de tension propres, fuites négligeables, parasites que l'on peut ignorer — cessent de tenir, et où le routage lui-même devient une partie du circuit. Côté flux de travail, c'est une discipline d'établi : un microscope et un poste de microsoudure, afin de pouvoir fabriquer, reprendre et inspecter des pièces qui sont en dessous du seuil de l'œil nu.

Les deux cibles d'application sont délibérées. L'une est le contrôle biomédical, où la contrainte est que le dispositif doit être assez petit et assez silencieux pour se placer près de ce qu'il mesure. L'autre est le contrôle industriel qui exige une précision nanométrique — des procédés où la bande de tolérance est assez étroite pour qu'une boucle ordinaire de capteur-et-API ne puisse pas la tenir. Même discipline, deux pièces très différentes.

Le chemin de données n'est pas un diagramme que l'on admire une fois et que l'on dépasse. C'est une séquence de six étapes, et chacune d'elles peut discrètement ruiner la mesure si on la laisse faire.

Je garde la chaîne explicite parce que chaque saut a un mode de défaillance différent. Le transducteur peut dériver. Le front-end peut ajouter plus de bruit qu'il n'en retire. Le convertisseur peut échantillonner au mauvais instant. La logique locale peut jeter l'unique échantillon qui comptait. La radio peut vider le budget plus vite que la source ne peut le remplir. Et le relais peut tout simplement ne pas écouter. Nommer les étapes est ainsi que je tiens chacune responsable.

Remarquez où réside l'intelligence. Le paquet le moins cher est celui que l'on n'envoie jamais, alors le contrôleur décide localement — en agrégeant, en seuillant, en écartant — avant même que la radio ne se réveille. Sur un nœud submillimétrique, la radio est généralement la plus grosse consommation unique, donc toute la conception repose sur envoyer moins, pas envoyer plus vite.

Le même die répond à deux cahiers des charges très différents. Tous deux demandent une précision nanométrique ; ils la demandent dans des environnements opposés.

Dans le cas biomédical, la contrainte déterminante est la proximité. Le dispositif doit se placer près de ce qu'il mesure et rester assez petit et silencieux pour ne pas le perturber. La taille n'est pas un argument marketing ici — c'est la seule façon que la mesure soit honnête, car un instrument plus grand ou plus bruyant change le signal même qu'il lit.

Dans le cas industriel, la contrainte déterminante est la bande de tolérance. Certains procédés tiennent une fenêtre assez étroite pour qu'une boucle ordinaire de capteur-et-API ne puisse pas la suivre — le temps qu'une boucle grossière remarque la dérive, la pièce est déjà hors spécification. Un nœud à résolution nanométrique situé à l'intérieur du procédé peut voir la dérive tant qu'elle est encore petite.

Les deux pièces récompensent la même discipline : placer une mesure précise et bien caractérisée exactement là où elle est nécessaire et la rapporter sans rien perturber. Le matériel est largement partagé ; ce qui change, c'est l'enveloppe qu'il doit survivre et la langue que parle le point final.

L'application change ; la discipline non. Ce sont les principes qui survivent que le nœud finisse dans un corps, dans une ligne de procédé ou — dans le croisement matériaux — dans un fluide.