Researchers at CEA-Leti have developed low-power radio frequency (RF) power modules using Silicon-on-Insulator (SOI) technology, an innovation recognized with a Best Industry Paper award at the IEEE RFIC 2025 conference.

The work was conducted as part of the European BEYOND5 project, which ran from 2020 to 2024. Coordinated by Soitec, the project united 37 industrial and academic partners from 10 countries. Its goal was to leverage SOI technology to create new applications in RF communications, particularly for connected vehicles. SOI enables high power output while optimizing linearity—the ability to limit signal distortion—and energy efficiency.

Within BEYOND5, CEA-Leti was tasked with developing a front-end module (FEM) integrating three essential RF functions: a power amplifier (PA) to boost transmission signals, a low-noise amplifier (LNA) to process received signals, and a switch to toggle between transmission and reception modes.

The research team aimed to create an FEM operating at frequencies above 5 GHz to achieve the low latency and high data rates required for connected vehicle applications. A key scientific challenge was increasing communication range while minimizing the system's energy consumption.

The solution was a reconfigurable FEM designed to maximize performance and minimize energy consumption across the 5 to 7 GHz frequency band. Regardless of the specific operating frequency within this range, the module can be configured to optimize linearity and power efficiency.

Experimental testing confirmed the superiority of these SOI-based RF power modules over traditional solutions in terms of output power, linearity, and energy consumption. The methodology and results were detailed in a paper awarded Best Industry Paper at IEEE RFIC 2025, a premier international conference for RF integrated circuits. This recognition validates the technical approach and boosts visibility, particularly among industrial stakeholders.

The project received support from the Auvergne-Rhône-Alpes region. The award was accepted by CEA-Leti researchers Alexandre Giry and Pascal Reynier, presented by conference chairs François Rivet (IMS Bordeaux) and Mohyee Mikhemar (Broadcom).

Actualité|Nouvelles technologies

​​​​​​​​​​Dans le cadre du projet BEYOND5, des chercheurs du CEA-Leti ont mis au point des modules de puissance RF à faibleconsommation énergétique et reposant sur la technologie SOI. Une innovation récompensée lors de la conférence IEEE RFIC 2025.​

De 2020 à 2024, le projetBEYOND5a réuni 37 partenaires – industriels comme académiques – de 10 pays européens, sous la coordination de l'entrepriseSoitec. Son but : tirer parti de la technologie SOI (Silicium sur isolant) pour mettre au point de nouvelles applications dans le domaine des communications radiofréquences (RF) – notamment les véhicules connectés. Le SOI offre en effet la possibilité de fournir des niveaux de puissance élevés, tout en optimisant la linéarité – la capacité à limiter les distorsions – et la consommation énergétique.

Au sein du projet BEYOND5, le CEA-Leti était chargé de développer un module de puissance (FEM) réunissant trois fonctions RF essentielles : l'amplificateur de puissance (PA), qui amplifie le signal en émission, l'amplificateur faible bruit (LNA), qui traite le signal en réception, et le switch, qui joue le rôle d'aiguilleur entre émission et réception.

L'équipe de recherche devait développer un FEM capable d'opérer à des fréquences au-delà de 5 GHz. Et ce, afin d'atteindre de faibles latences et de hauts débits de communication pour des applications de véhicules connectés. Une ambition s'accompagnant d'un défi scientifique : comment augmenter la portée de communication tout en limitant la consommation d'énergie du système ?

Les chercheurs ont ainsi mis au point des FEM reconfigurables, visant à maximiser les performances tout en minimisant la consommation énergétique sur une bande de fréquences allant de 5 à 7 GHz. Ainsi, quelle que soit la fréquence de fonctionnement dans cette bande, les FEM développés offrent la possibilité d'être configurés pour maximiser leur linéarité et minimiser leur consommation d'énergie.

Les tests expérimentaux ont confirmé la supériorité de ces modules de puissance RF en technologie SOI par rapport aux solutions traditionnelles, tant du point de vue de la puissance de sortie que de la linéarité et de la consommation. Ces résultats ont été récompensés lors de l'édition 2025 de la conférence IEEE RFIC, conférence internationale de référence dans le domaine des circuits intégrés RF. L'article décrivant la méthodologie de conception originale et les performances obtenues a ainsi reçu une récompense dans la catégorieBest Industry Paperde l'événement. Une distinction confirmant la pertinence de l'approche et apportant de la visibilité, en particulier auprès d'acteurs industriels du secteur.

From left to right: François Rivet (IMS Bordeaux, RFIC 2025 General Chair), Alexandre Giry (CEA-Leti), Pascal Reynier (CEA-Leti),Mohyee Mikhemar (Broadcom, RFIC 2025 TPC Chair)

Ce projet a notamment bénéficié du soutien de la Région Auvergne-Rhône-Alpes.​​