La quête de la gravure en 1 nm vient de faire un pas de plus vers sa réalisation. Dans un article publié par Nature, une équipe réunissant des chercheurs de TSMC, du MIT (Massachusetts Institut of Technology, USA) et de la NTU (National Taiwan University, Taïwan) a ouvert la voie à une nouvelle conception de semi-conducteurs, capable de repousser encore plus loin la finesse de gravure.
Avant de détailler l’avancée technique, il est bon de rappeler de quoi on parle ici. Dans votre poche, vous avez un smartphone intégrant une puce dont les éléments les plus fins sont gravés, selon son « âge technologique », entre 16 nm et 5 nm.
Chaque génération de procédé de fabrication permet de réduire la finesse de gravure. Une finesse qui permet, à dimensions constantes, d’ajouter plus de transistors conférant à la puce davantage de puissance (et réduisant au passage sa consommation énergétique à tâche égale).
C’est au niveau même des transistors que l’équipe de chercheurs américano-taïwanais a travaillé. Dans nos appareils électroniques classiques, les puces sont conçues sur la base de couches de silicium organisée de manière tridimensionnelle. Un procédé et des matériaux qui sont proches de leurs potentiel maximum : les progrès sont arrachés au forceps et à coups de dizaines de milliards de dollars, afin de lutter contre les limites physiques – résistances, effet tunnel quantique, etc.
Plutôt qu’utiliser le silicium, qui est à la base même de tous les transistors modernes depuis plusieurs décennies, les chercheurs se sont appuyés sur des matériaux bidimensionnels – le plus connu de la famille étant le graphène.
Un matériau bidimensionnel est une structure constituée d’une seule couche d’atomes (ou de molécules). Une « feuille » extrafine sur laquelle les scientifiques ont conçu des transistors en deux dimensions avec une électrode constituée de bismuth semi-métallique.
La prouesse est moins dans la production même de la structure que dans son comportement : les performances de ce transistor à matériau bidimensionnel sont « non seulement équivalente aux transistors (classiques, NDLR) conçus sur base de silicium, mais ils ont aussi le potentiel de se comporter de manière comparable », comme le note le résumé du papier publié par la NTU.
En clair, ces nouveaux transistors seront plus petits et plus fins, mais leur fonctionnement général sera proche de ce que l’on connaît déjà. Réduisant ainsi les difficultés, et donc le coût du passage d’une technologie à l’autre.
Contrairement à certaines affirmations, aucun circuit en 1 nm n’a été produit. Comme le précise l’un des chercheurs en charge des expériences et de la rédaction de l’article, M. Cong Su :
« De nombreuses publications et couvertures médias affirment que ce travail est ‘’une percée pour la gravure en 1nm’’. Bien que nous soyons d’accord que cela résout un problème majeur pour la création de transistor monocouches (ce qui peut évidemment être appliqué à la technologie de gravure en 1 nm), nous n’avons pas fabriqué pour cette publication de composant […] qui réponde au standard 1 nm ».
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Autrement dit, si cette publication est bien une avancée majeure vers la gravure en 1 nm, non seulement IBM conserve sa couronne de finesse de gravure en 2 nm, mais en plus il reste encore de nombreuses barrières avant de dépasser « l’ère » du silicium.
Mais la direction est donnée. Et les promesses de réduction de taille sont énormes. De quoi continuer à faire vivre la loi de Moore.
Sources : NTU (site en chinois), TaiwanNews, blog de M. Su
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