De la technologie BCD à celle de la radio numérique par satellite: le parcours d’innovation de ST à travers les trois jalons de l’IEEE

En 1799, Alessandro Volta a montré au monde entier comment stocker l’électricité, et un siècle plus tard, Guglielmo Marconi a prouvé que les ondes radio pouvaient être transmises à travers les océans. Les plaques de commémoration des «IEEE¹ Milestones» rappellent ces avancées et des centaines d’autres, nous indiquant que le progrès se produit lorsque l’innovation audacieuse, la commercialisation en produits et les bénéfices pour la société convergent. En juin 2025, STMicroelectronics a reçu sa troisième distinction, après celles pour le process BCD sur silicium (2021) et le décodeur vidéo MPEG (2023). Cette troisième plaque commémorative reconnaît le système de circuits intégrés qui a fait de la radio numérique par satellite une réalité commerciale et humanitaire. L’histoire derrière les trois jalons est un exemple du dévouement et du travail d’équipe qui animent nos laboratoires.

Les Milestones IEEE: comment les meilleures idées sont récompensées par une plaque de bronze

Établi en 1983, le programme «IEEE Milestone» reconnaît les réalisations techniques datant d’au moins 25 ans qui ont profondément influencé le monde. La proposition doit documenter le contexte historique de l’invention, sa nouveauté et présenter un avantage tangible pour l’humanité. Elle est ensuite soumise à l’examen approfondi d’un représentant de l’IEEE pendant environ un an, examinée par le comité d’historique de l’IEEE et, pour conclure le processus d’évaluation, ratifiée par des experts du domaine avant la décision finale du Conseil d’administration de l’IEEE. Environ 240 jalons (milestones) seulement ont été décernés à ce jour, parmi lesquels la première batterie de Volta (1799), les transmissions radio sans fil de Marconi (1895) et l’invention du transistor aux Bell Labs (1947). Les plaques de l’IEEE reconnaissent les inventions passées, mais elles sont également destinées à inspirer celles du futur.

Chaque plaque appartient à un domaine d’application différent (puissance intelligente, multimédia grand public et connectivité) mais le schéma est le même : anticiper un changement technologique avec de nouvelles solutions, des experts techniques ST interfonctionnels et une volonté de fournir un soutien pendant des décennies après la livraison du premier silicium.

Le chapitre le plus récent: les circuits intégrés pour la radio numérique par satellite

Quelle a été l’avancée?

Au milieu des années 1990, les Nations Unies ont appelé à soutenir une initiative visant à diffuser des contenus éducatifs, des actualités et des programmes de santé publique par satellite dans les communautés éloignées et mal desservies, en particulier en Afrique et en Asie, où l’infrastructure de radiodiffusion traditionnelle était inexistante ou peu fiable.

Worldspace, une société de radiodiffusion par satellite aujourd’hui disparue, a relevé ce défi en fournissant une infrastructure satellitaire. Cependant, transformer cette ambition en un service évolutif et durable nécessitait une innovation hardware : les récepteurs de radio par satellite devaient être compacts, suffisamment économes en énergie pour fonctionner sur batteries et suffisamment peu coûteux pour une adoption généralisée. À l’époque, les récepteurs de radio par satellite typiques reposaient sur des composants discrets encombrants et coûteux, ce qui les rendait inadaptés à un déploiement de masse.

STMicroelectronics a relevé le défi avec une solution système innovante : un chipset entièrement intégré appelé « STARMAN », comprenant trois circuits intégrés conçus sur mesure qui géraient ensemble toute la chaîne du signal, de la capture du signal satellite à la lecture audio. Ce chipset a marqué une avancée significative en matière d’intégration et d’efficacité des systèmes.

• Le STA001 était le premier circuit frontal RF en bande L entièrement intégré pour la radio numérique par satellite. Il remplaçait plusieurs composants analogiques par une conception en silicium compacte et à faible consommation, capable de recevoir des signaux satellites même dans des conditions difficiles.
• Le STA002 agissait comme le processeur de bande de base numérique. Fabriqué en technologie CMOS, il intégrait des fonctions clés telles que la démodulation QPSK (quadrature phase shift keying), le décodage Viterbi et la correction d’erreurs Reed-Solomon, des tâches auparavant gérées par plusieurs puces ou des ASIC personnalisés. Cette intégration a considérablement simplifié la conception du récepteur et réduit à la fois le coût et la consommation d’énergie.
• Le STA003, un décodeur audio MPEG Layer III (MP3), convertissait le flux audio numérique compressé en un son de haute qualité. Ses performances et son efficacité étaient si élevées qu’il est devenu plus tard une puce autonome populaire pour les premiers lecteurs MP3, contribuant à l’essor de la musique numérique.

Ensemble, ces trois puces ont réduit la consommation totale d’énergie de plus de 50 % et le coût de la nomenclature des composants de près de deux tiers par rapport aux alternatives existantes. Leur conception a également considérablement réduit l’empreinte du récepteur, rendant possible le développement de radios satellites portables alimentées par batterie pour un usage grand public et humanitaire. Ce niveau d’innovation système sur puce a conduit au succès de WorldSpace et, plus tard, aux services de radio par satellite commerciaux tels que XM et Sirius aux États-Unis.

Dans les coulisses: comment a-t-il été développé ?

Le développement du chipset STARMAN a été possible grâce à la collaboration entre différentes équipes à une époque où les outils de communication modernes étaient bien plus limités qu’aujourd’hui. Des ingénieurs des sites ST d’Agrate, Catane, Cornaredo et Grenoble ont travaillé ensemble en équipe d’ingénierie simultanée, partageant des schémas et échangeant des ébauches de conception par coursiers, car les connexions Internet par modem ne pouvaient pas gérer de manière sécurisée les fichiers sensibles.

L’équipe a fait face à une pression temporelle intense : la veille de la soumission finale à WorldSpace, un crash informatique a effacé leur proposition. Ce n’est que grâce à des sauvegardes imprimées et à une nuit blanche passée à retaper l’intégralité du document qu’ils ont pu respecter la date limite. Gagner le premier client a nécessité le même niveau de détermination : les spécialistes du marketing de ST se sont précipités pour remettre un contrat signé au coursier avant l’heure de fermeture aux États-Unis, puis se sont envolés pour l’Allemagne pour négocier le financement, manquant leur vol de retour dans le processus mais assurant le programme.

De plus, la confiance dans l’équipe a dû être gagnée. Certains partenaires étaient initialement incertains quant au calendrier ambitieux, mais les ingénieurs de ST ont répondu avec engagement, collaborant entre les sites et maintenant une forte concentration sur la livraison d’une solution réussie dès leur première tentative.

Pourquoi l’IEEE l’a-t-il reconnu?

L’IEEE a ratifié la « radio numérique par satellite » comme un jalon en raison de son impact technique et social. Cette invention a offert des performances techniques, une efficacité énergétique et une rentabilité sans précédent. Elle a atteint une sensibilité élevée pour la réception par satellite tout en consommant une puissance minimale, la rendant adaptée aux appareils portables. En même temps, son architecture a considérablement réduit la nomenclature des composants, ouvrant la voie à un déploiement de masse.

Une réalisation notable a été que dans les régions mal desservies d’Afrique et d’Inde, les récepteurs alimentés par le chipset de ST ont permis à WorldSpace de diffuser des contenus éducatifs, allant des techniques agricoles aux programmes de santé et d’alphabétisation. Pendant ce temps, la même technologie de base a permis le lancement de XM Radio aux États-Unis, apportant la radio par satellite par abonnement à des dizaines de millions d’auditeurs. Au fil des ans, les chipsets de radio par satellite ont généré plus de 1,5 milliard de dollars de revenus cumulés en termes de silicium pour ST et continuent d’évoluer. La dernière génération, construite sur la technologie ST en 28 nm FD-SOI, reste fidèle à l’esprit de l’original : fiable, performante et prête à l’emploi.

Les jalons comme points de repère, pas comme lignes d’arrivée

Alors que trois plaques en quatre ans sont une réussite sans précédent et remarquable, elles ne sont qu’un point de départ pour le prochain voyage. La technologie BCD montre comment implanter des transistors hétérogènes Bipolaire-CMOS et DMOS sur un substrat commun ; les puces MPEG rappellent que la possession d’une propriété intellectuelle matérielle clé accélère des écosystèmes entiers ; et la radio numérique par satellite est un exemple de la manière dont l’association d’un objectif humanitaire avec une logique commerciale solide peut débloquer des marchés que personne ne pensait exister. Ces solutions démontrent que la curiosité et la collaboration sont des ingrédients essentiels dans la recette de l’innovation et peuvent servir d’inspiration pour les futures générations d’innovateurs chez ST.

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¹IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers