ElectroTech · 9 September 2026

Le nanoampère s’invite dans l’alimentation IoT : Dialog repousse les limites du courant de repos

Alors que les nœuds IoT se comptent en milliards, leur durée de vie se joue désormais dans des budgets de puissance de quelques microwatts. Dialog Semiconductor, désormais dans le giron de Renesas, vient de franchir un cap avec une série de PMIC dont le courant de repos s’exprime en nanoampères. Derrière l’annonce, c’est toute l’architecture des objets connectés autonomes qui se redessine — et les ingénieurs doivent comprendre ce qui change vraiment.

Le nanoampère, nouveau champ de bataille de l’IoT

L’explosion des nœuds IoT alimentés par batterie ou par récolte d’énergie ambiante a déplacé le centre de gravité de la conception électronique. Pendant des années, l’effort portait sur la consommation en mode actif : réduire les µA/MHz des microcontrôleurs, optimiser les rafales radio, compresser les protocoles. Mais une fois ces leviers actionnés, un constat s’impose : le courant de repos (Iq) des circuits de gestion d’alimentation est devenu le facteur dominant de la durée de vie d’un nœud. Un capteur qui dort 99 % du temps consomme, en moyenne, presque exclusivement son Iq — celui du régulateur, du convertisseur, du PMIC qui maintient la tension en veille.

C’est dans ce contexte que Dialog Semiconductor a annoncé une nouvelle série de PMIC destinés aux applications IoT à très faible puissance, avec une promesse qui fait date : des courants de repos au niveau du nanoampère. L’information, relayée par le site spécialisé RossOnix, marque un tournant. Jusqu’ici, les meilleurs LDO descendaient à quelques dizaines de nanoampères, mais les PMIC intégrant plusieurs rails et des fonctions de séquencement peinaient à passer sous le microampère. Dialog prétend combler ce fossé.

Reste à savoir ce que cela signifie concrètement. Car si l’annonce est séduisante, les détails techniques — topologies, techniques de contrôle, compromis — méritent un examen attentif. Et la concurrence n’a pas attendu : Texas Instruments, Analog Devices et Renesas alignent déjà des références très agressives. Décryptage.

Pourquoi 1 µA de repos est déjà trop : anatomie d’une fuite

Prenons un nœud IoT typique : un microcontrôleur en veille profonde, un capteur de température, une radio LoRaWAN ou BLE, et un régulateur pour maintenir la tension. En mode veille, le MCU consomme typiquement quelques centaines de nanoampères à quelques microampères selon la technologie. Le capteur, lui, peut être coupé ou en veille. Mais le régulateur, lui, reste actif en permanence — c’est lui qui maintient la tension sur le rail.

Si ce régulateur présente un Iq de 1 µA, cela semble dérisoire. Mais faisons le calcul. Une pile CR2032 offre une capacité typique de 225 mAh. À 1 µA de courant constant, elle durerait théoriquement 225 000 heures, soit plus de 25 ans. Le problème, c’est que le nœud ne dort pas tout le temps : il se réveille périodiquement pour effectuer une mesure, transmettre les données, puis se rendort. Si le cycle de service (duty cycle) est de 1 % — c’est-à-dire 1 % du temps en actif, 99 % en veille — et que le courant actif est de 10 mA, le courant moyen devient :

• Iq (1 µA) × 0,99 + 10 mA × 0,01 ≈ 1 µA + 100 µA = 101 µA.

À 101 µA, la même pile CR2032 ne tient plus que 2 227 heures, soit environ 93 jours. Trois mois. C’est le scénario classique d’un capteur industriel qui devrait fonctionner cinq ans et qu’il faut remplacer au bout d’un trimestre. Le coupable n’est pas le microcontrôleur ni la radio — c’est le Iq du régulateur qui, multiplié par le temps de veille, devient le poste de consommation dominant.

Ce phénomène est exponentiel : diviser le Iq par dix (de 1 µA à 100 nA) dans l’exemple ci-dessus ne change pas radicalement la durée de vie si le courant actif domine. Mais dès que le duty cycle descend à 0,1 % — ce qui est courant pour un capteur de température qui émet une fois par heure — le Iq devient le facteur limitant. À 0,1 % de duty cycle, le courant moyen est Iq × 0,999 + 10 mA × 0,001 ≈ Iq + 10 µA. Si Iq = 1 µA, on est à 11 µA, soit 20 000 heures (2,3 ans). Si Iq = 100 nA, on tombe à 10,1 µA, soit 22 000 heures (2,5 ans). Le gain est modeste. Mais si le courant actif est réduit à 1 mA (MCU très efficace, radio courte), alors à 0,1 % de duty cycle, le courant moyen devient Iq + 1 µA. Avec Iq = 1 µA, on est à 2 µA, soit 112 000 heures (12,8 ans). Avec Iq = 100 nA, on tombe à 1,1 µA, soit 204 000 heures (23 ans). Le nanoampère fait alors toute la différence.

C’est exactement la thèse de Dialog : dans les architectures modernes où le MCU et la radio sont déjà très sobres, le Iq du PMIC est le dernier goulet d’étranglement. Le descendre sous la barre des 100 nA ouvre la porte à des nœuds qui vivent des décennies sur une pile bouton.

Dans les entrailles du PMIC : topologies et contrôle au ras des picoampères

Atteindre un Iq de quelques centaines de nanoampères n’a rien d’évident. Les topologies classiques — LDO, Buck, Boost — ont chacune leurs compromis. Un LDO est simple et silencieux, mais son Iq est souvent dominé par le circuit de référence de tension et l’amplificateur d’erreur. Un Buck est plus efficace à fort courant, mais son oscillateur, son driver de grille et sa logique de contrôle consomment intrinsèquement plus. Les PMIC multi-rails cumulent les difficultés : chaque rail ajoute son propre circuit de contrôle.

Les techniques pour réduire le Iq sont connues mais difficiles à mettre en œuvre. Le contrôle par hystérésis, par exemple, supprime l’oscillateur à fréquence fixe : le convertisseur ne commute que lorsque la tension de sortie sort d’une fenêtre. En veille, il ne commute presque jamais, et le Iq se réduit à la consommation du comparateur et de la référence. Le burst mode, popularisé par les fabricants de DC-DC, fonctionne sur le même principe : des paquets de commutation espacés par de longues périodes d’inactivité. Les contrôleurs à temps constant (constant on-time, COT) évitent la boucle de compensation classique et permettent des temps de réponse très rapides avec une consommation minimale.

Mais le vrai défi est ailleurs : les circuits de démarrage et de polarisation. Un PMIC doit générer une tension de référence stable, un courant de polarisation pour les amplificateurs, et une logique de séquencement. Chacun de ces blocs consomme. Les concepteurs de Dialog, forts de leur héritage dans la gestion de batterie et l’alimentation — rappelons que Renesas a finalisé l’acquisition de Dialog le 31 août 2021 — ont développé des circuits de polarisation qui fonctionnent en régime sous-seuil, où les transistors MOS opèrent avec des courants de l’ordre du nanoampère. C’est un domaine où les brevets abondent, mais où la publication technique reste discrète.

Le compromis inévitable est la réponse transitoire. Un PMIC qui consomme 100 nA en veille ne peut pas réagir instantanément à un appel de courant de 100 mA. La solution classique est de prévoir un mode "boost" temporaire : lorsque la charge demande du courant, le PMIC bascule dans un mode de fonctionnement plus rapide, au prix d’une consommation accrue pendant quelques microsecondes. Cette transition de mode est un point critique : si elle est mal gérée, elle provoque des chutes de tension ou des oscillations. Les datasheets des PMIC basse consommation spécifient donc soigneusement le temps de réponse à la charge et la surtension/dépassement associés.

Dialog entre dans l’arène : que sait-on de la nouvelle série ?

L’annonce de Dialog, relayée par RossOnix, est sobre : "Dialog Introduces nA level Current PMIC Series for Low-Power IoT Applications". Le titre en dit long, mais les détails techniques restent à confirmer. La désignation exacte de la série — probablement dans la gamme DA9xxx, héritière des DA906x et DA907x — n’est pas encore publiée dans les sources disponibles. La date officielle de l’annonce, les chiffres précis de Iq, la plage de tension d’entrée et le nombre de rails de sortie ne sont pas non plus documentés dans les canaux que nous avons pu consulter. C’est une zone d’ombre que l’enquête devra combler.

Ce que l’on sait, c’est que Dialog n’est pas un novice. Avant son absorption par Renesas, la société avait bâti sa réputation sur les PMIC pour processeurs Intel Atom — un marché exigeant en termes de densité de courant et d’efficacité — et sur les circuits de gestion de batterie pour smartphones. Cette expérience se retrouve dans les architectures multi-rails avec séquencement, une fonctionnalité cruciale pour les nœuds IoT qui doivent alimenter un MCU, des capteurs et une radio avec des tensions différentes et des ordres de mise sous tension précis.

La stratégie de Renesas, qui conserve la marque Dialog pour ses produits d’alimentation, est claire : capitaliser sur l’expertise en très basse consommation pour attaquer le marché de l’IoT industriel et agricole, où la durée de vie des batteries est un argument de vente décisif. Les fonctionnalités attendues de la nouvelle série incluent probablement la récolte d’énergie intégrée — un domaine où Dialog avait déjà des produits comme le DA9313 — et une interface de contrôle numérique pour ajuster les tensions et les séquences sans composants externes.

En attendant les spécifications complètes, les ingénieurs doivent se méfier des promesses marketing. Un Iq de 100 nA annoncé en laboratoire ne se reproduit pas toujours sur le terrain, où les fuites de PCB, les condensateurs de découplage et les variations de température peuvent ajouter plusieurs centaines de nanoampères. La mesure elle-même est un défi : mesurer 100 nA avec précision nécessite un équipement spécialisé et des précautions de blindage que peu de laboratoires maîtrisent.

Le duel des nA : TPS7A02, LT3380, ISL9123 et la nouvelle venue

Pour situer l’annonce de Dialog, il faut la comparer aux références existantes. Le tableau ci-dessous rassemble les données sourcées disponibles.

Le TPS7A02 de Texas Instruments est la référence absolue en matière de LDO : 25 nA de Iq, un chiffre remarquable qui le place dans une catégorie à part. Mais c’est un LDO mono-rail, sans séquencement ni fonctions de supervision. L’ADP160 d’Analog Devices, avec ses 560 nA, est plus classique mais reste très performant. Le XC6220 de Torex, avec ses 8 µA, semble daté — mais il est probablement moins cher et plus robuste.

Côté DC-DC, le LT3380 d’Analog Devices et l’ISL9123 de Renesas sont des Buck à très faible Iq, mais leurs chiffres exacts ne sont pas documentés dans nos sources. Le BD83070GWL de ROHM, récemment annoncé, affiche 2,8 µA en buck-boost — un bon score pour une topologie qui combine abaisseur et élévateur, mais encore loin du nanoampère.

La série de Dialog, si elle tient ses promesses, se positionnerait dans une catégorie inédite : un PMIC multi-rails avec un Iq global sous le microampère. C’est un saut conceptuel. Un LDO à 25 nA, c’est impressionnant, mais un nœud IoT a besoin de plusieurs rails : 1,8 V pour le MCU, 3,3 V pour le capteur, 3,0 V pour la radio. Empiler trois LDO à 25 nA donne 75 nA — encore raisonnable. Mais si l’on ajoute un Buck pour l’efficacité à fort courant, le Iq grimpe. Un PMIC intégré qui maintient tous ses rails sous 100 nA en veille serait un avantage décisif.

Concevoir avec des nA : les compromis qui changent tout

Adopter un PMIC à Iq nanoampère ne se résume pas à remplacer un composant. Les compromis de conception sont nombreux, et les ingénieurs doivent les connaître avant de se lancer.

Taille et boîtier. Les PMIC basse consommation sont souvent proposés en WLCSP (wafer-level chip-scale package) pour minimiser les parasites et la surface. Mais un WLCSP est difficile à assembler sur des PCB standard, et son coût de test est plus élevé. Les boîtiers QFN, plus classiques, ajoutent des inductances de liaison qui dégradent les performances en très faible consommation. Le choix du boîtier influence directement le budget BOM et la fiabilité en environnement industriel.

Condensateurs de découplage. Un PMIC à Iq de 100 nA ne peut pas charger un condensateur de 10 µF en un temps raisonnable avec son courant de polarisation interne. Les concepteurs doivent donc utiliser des condensateurs de faible valeur (100 nF à 1 µF) sur les rails sensibles, ce qui dégrade la tenue aux transitoires. C’est un cercle vicieux : moins de capacité, plus de chutes de tension, donc un besoin de réponse rapide qui consomme plus.

Stabilité thermique. Les circuits de polarisation sous-seuil sont très sensibles à la température. Un Iq de 100 nA à 25 °C peut devenir 500 nA à 85 °C — ou pire, dériver de manière non linéaire. Les datasheets sérieuses spécifient le Iq sur toute la plage de température, mais rares sont celles qui le font avec précision. Les ingénieurs doivent exiger ces courbes avant de valider un composant.

Interaction avec le microcontrôleur. Le PMIC doit être piloté par le MCU : signaux d’enable, séquencement, ajustement de tension. Chaque signal ajoute une consommation parasite. Les PMIC modernes intègrent des interfaces I²C ou SPI qui permettent de configurer le circuit en veille, mais l’interface elle-même consomme. Le compromis entre flexibilité et sobriété est permanent.

Coût total. Un PMIC intégré coûte plus cher qu’un LDO discret, mais il remplace plusieurs composants : régulateurs, superviseurs, séquenceurs, parfois même le circuit de récolte d’énergie. Le coût BOM peut baisser, mais le coût de conception et de test augmente. Pour les volumes de plusieurs millions d’unités, l’arbitrage penche souvent vers l’intégration ; pour les petites séries, les solutions discrètes restent plus flexibles.

Du capteur à la moisson d’énergie : où chaque nanoampère compte

Les cas d’usage où le Iq est critique sont nombreux. Prenons un capteur de température et d’humidité sans fil, du type de ceux utilisés dans les chaînes du froid ou les serres agricoles. Il se réveille toutes les 15 minutes, mesure, transmet via LoRaWAN, puis se rendort. Avec un Iq de 1 µA, la pile CR2032 tient environ 2 ans. Avec un Iq de 100 nA, elle tient 10 ans. Pour un déploiement de 10 000 capteurs, cela représente des centaines de milliers d’euros d’économies en maintenance.

Les montres connectées sont un autre cas d’école. Elles doivent fonctionner des semaines avec une batterie de 200 mAh. Le Iq du PMIC, qui alimente l’écran, le MCU et le capteur de fréquence cardiaque, est un poste de consommation majeur en veille. Descendre sous 500 nA permet d’ajouter des fonctionnalités sans réduire l’autonomie.

Mais le cas le plus exigeant est la récolte d’énergie ambiante. Un panneau solaire indoor fournit typiquement 10 µW par cm². Un nœud qui récolte cette énergie doit fonctionner avec un budget de puissance total de quelques microwatts. Si le PMIC consomme 1 µA sous 3 V, cela représente 3 µW — soit 30 % du budget disponible. Avec 100 nA, on tombe à 0,3 µW, soit 3 % — acceptable. C’est la différence entre un nœud viable et un nœud qui ne se réveille jamais.

Les nœuds piézoélectriques, qui récoltent l’énergie des vibrations, sont encore plus contraints : ils produisent des impulsions de quelques milliwatts pendant quelques millisecondes, puis rien. Le PMIC doit stocker cette énergie dans un condensateur ou une micro-batterie, avec un Iq minimal pour ne pas décharger le stockage entre deux impulsions. C’est un domaine où Dialog a une expertise historique, avec des circuits de gestion de charge très efficaces.

Et après ? Vers des nœuds IoT qui vivent des décennies

L’annonce de Dialog s’inscrit dans une tendance plus large. Les microcontrôleurs RISC-V à très faible consommation, comme ceux évoqués dans le guide 2026 des MCU RISC-V, poussent les budgets de puissance vers le bas. Les protocoles comme LoRaWAN, dont la LoRa Alliance simplifie le déploiement, réduisent les besoins en bande passante et donc en énergie. Les PMIC à Iq nanoampère sont la pièce manquante de ce puzzle.

Les implications à long terme sont considérables. Des nœuds IoT qui vivent 10 ans ou plus sans intervention changent la donne économique des réseaux de capteurs industriels et agricoles. Les coûts de maintenance, qui représentent souvent 70 % du coût total de possession, s’effondrent. Les déploiements dans des zones difficiles d’accès — pipelines, forêts, océans — deviennent viables.

Reste des défis techniques. La fiabilité à très faible courant est mal comprise : les mécanismes de défaillance des circuits sous-seuil, l’impact des rayonnements ionisants, la dérive à long terme des références de tension. Le test en production de composants qui consomment 100 nA est un cauchemar logistique : il faut des équipements de mesure extrêmement sensibles et des temps de test longs. La normalisation des méthodes de mesure du Iq est encore balbutiante.

Dialog et Renesas devront aussi convaincre les ingénieurs de la reproductibilité des performances annoncées. Les chiffres de laboratoire sont une chose ; la réalité du terrain en est une autre. Les prochaines étapes attendues incluent des kits d’évaluation (EVK) avec des circuits de mesure intégrés, des application notes détaillant les techniques de layout pour minimiser les fuites, et des partenariats avec les fabricants de MCU pour valider des références de conception complètes.

En attendant, le nanoampère s’impose comme la nouvelle unité de mesure de l’électronique embarquée. Ce qui semblait être un détail de datasheet il y a cinq ans est devenu un critère de choix décisif. Dialog, avec sa série nA, a placé la barre haut. À la concurrence de répondre — et aux ingénieurs de vérifier, mesure à l’appui, que les promesses se traduisent en autonomies réelles.

Sources

• Dialog Introduces nA level Current PMIC Series for Low-Power IoT Applications — RossOnix
• Calculateur LDO — rftools.io
• ROHM réduit l’alimentation buck-boost à 12,87 mm² — wiot-group.com
• Renesas finalise l’acquisition de Dialog — recreatisse.com
• Jeking — Which Applications Benefit Most from Low-Power PMICs
• LoRa Alliance Positions New Standards — iotbusinessnews.com
• RISC-V Microcontrollers 2026: Complete Guide — justlast.in

Article recherché et rédigé automatiquement · Magazine Electrosens