INTEL, LA COURSE À LA PRODUCTIVITE- Atteindre la limite ultime de gravure sur les semi-conducteurs : des motifs de 0,05 micron- Trouver le successeur de la lithographie optique, qui ne peut graver des traitsplus fin que de 0,1 micron- Développer le logiciel pour exploiter les architectures multip...

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INTEL, LA COURSE À LA PRODUCTIVITE

- Atteindre la limite ultime de gravure sur les semi-conducteurs : des motifs de 0,05 micron

- Trouver le successeur de la lithographie optique, qui ne peut graver des traits

plus fin que de 0,1 micron

- Développer le logiciel pour exploiter les architectures multiprocesseurs



"Notre principal défi est de parvenir à contrôler l'inflation des coûts autrement dit d'améliorer constamment la productivité de nos usines ", affirme Gerhard Parker, vice-président senior d'Intel en charge de la technologie et de la fabrication. Il est vrai qu'une unité de production de microprocesseurs coûte aujourd'hui plus de 1 milliard de dollars, et que ce chiffre est en croissance constante. Est-ce à dire que, pour les années à venir, l'évolution technologique va de soi ? Non, bien sûr, et les ingénieurs ont de réels challenges auxquels faire face ! Mais ils sont très bien identifiés. Technologiquement parlant, l'industrie du semi-conducteur vit en effet depuis 1969 dans un univers parfaitement prévisible. Cette année-là, Gordon Moore, l'un des fondateurs d'Intel, énonçait sans ciller que " la densité des circuits que l'on peut intégrer sur une puce de silicium double tous les dix-huit mois environ ". A l'époque, l'assertion pouvait passer pour fantaisiste. Elle se vérifie pourtant depuis plus de vingt-cinq ans. Comme prévu, les ingénieurs des fabricants de semi-conducteurs doublent effectivement les performances de leurs circuits. L'énoncé de Gordon Moore est donc devenu la " loi de Moore ", règle d'airain à laquelle la technologie des semi-conducteurs semble se soumettre de son plein gré.

Des progrès phénoménaux

Dans cette industrie, toute surprise semble donc exclue. On sait où l'on va. Pourvu que cela dure ! Justement, jusqu'à quand cela va-t-il durer ? " Des prophètes de mauvais augure ont déjà prédit plusieurs fois que l'on allait quitter la courbe de Moore. En fait, nous sommes toujours restés très proches d'elle. Je pense que la loi de Moore va continuer de se vérifier pour les dix à quinze ans à venir ", juge Gerhard Parker. Une estimation que partage l'ensemble de l'industrie du semi-conducteur, qui évalue en général vers 2010 l'époque où commenceront à se manifester les premiers décrochements. Forts de cette quasi-certitude, il est facile de prévoir les performances des circuits intégrés du futur. Pour ce qui est des microprocesseurs, la spécialité d'Intel, Gerhard Parker donne ainsi sereinement les caractéristiques des produits de 2010. " A cette époque, explique-t-il, si l'on applique la loi de Moore, un microprocesseur comprendra 1 milliard de transistors. On utilisera pour le graver des techniques de gravure inférieures à 0,1 micron. Sa fréquence de fonctionnement sera d'environ 4 gigabits. Sa capacité de traitement s'établira alors aux environs de 100 milliards d'instructions par seconde. " Le progrès est, comme de coutume avec la micro-électronique, phénoménal. Par comparaison, le plus avancé des actuels Pentium Pro d'Intel paraît bien anémique. Il travaille à 200 mégahertz, n'offre qu'une puissance de 300 millions d'instructions par seconde seulement et ne comprend même pas 10 millions de transistors ! Ces améliorations en matière de performances ne résulteront pas seulement des effets de la loi de Moore. " Je pense que l'une des évolutions majeures de l'industrie du semi-conducteur se trouvera dans les systèmes multiprocesseurs. Cela se fera soit par l'intégration de plusieurs processeurs sur la même puce, soit par la multiplication de puces dans des boîtiers différents. Mais, dans tous les cas, pour nous, le challenge est le même : il réside au niveau du logiciel, qui deviendra rapidement le facteur clé de l'évolution de la technologie. " Il va de soi que les mémoires qui utilisent les mêmes technologies de base connaîtront des progrès tout à fait similaires. Sur ce point, Intel ne produisant pas de mémoires Dram, Gerhard Parker ne se prononce pas. Mais il n'est que de se tourner vers la SIA (Semiconductor Industry Association) pour découvrir des chiffres tout aussi époustouflants. L'association américaine prévoit ainsi que 2010 verra l'apparition des puces mémoire de 64 gigabits. 64 milliards de bits, mille fois plus qu'en 1995 ! De quoi stocker plus de cent éditions complètes de l'Encyclop dia Britannica sur un seul circuit intégré !

Si la loi de Moore semble devoir s'appliquer pendant encore une quinzaine d'années, la technologie connaît toutefois d'autres limites. L'augmentation de la densité de circuits sur les puces résulte d'une gravure des motifs avec une finesse de plus en plus grande. On en est à 0,35 micron. Le 0,1 micron sera atteint un peu avant 2010. Cela ne peut durer indéfiniment. Quand butera-t-on sur le mur infranchissable des limites physiques de la gravure sur le silicium ? " Actuellement, on pense qu'il sera impossible d'aller au-delà de 0,05 micron, voire peut-être un peu moins. L'extrapolation de la loi de Moore nous indique ainsi que les limites du silicium seront ainsi atteintes en 2017. " L'année 2017 apparaît donc comme celle de tous les dangers pour la filière des semi-conducteurs. D'autant qu'il n'est pas envisageable de se rabattre sur l'arséniure de gallium, souvent présenté comme le remplaçant du silicium. Sur ce point, Gerhard Parker est formel : " Le 0,05 micron une fois atteint, tant que l'on aura à graver les transistors sur un substrat, il n'y aura pas d'autre solution. Que ce soit sur du silicium, de l'arséniure de gallium ou tout autre matériau, la limite physique est la même. " Résultat : " Il faudra probablement compter encore plus sur les technologies multiprocesseurs pour continuer de progresser. " Reste que, avant d'avoir épuisé toutes les possibilités du silicium, et malgré la grande confiance en elle, qui est la marque de l'industrie des semi-conducteurs, il reste bon nombre de défis technologiques à relever. Le premier est justement de parvenir à graver dans le semi-conducteur des traits aussi fins que 0,05 micron. Ce n'est pas parce que la loi de Moore postule qu'on y parviendra que les ingénieurs n'ont pas de pain sur la planche. En effet, cette limite ne sera pas atteinte sans procéder à un changement radical de technologie de gravure. Depuis les tout premiers circuits intégrés, les constructeurs ont eu recours à la photolithographie, qui peut être considérée comme la technologie clé de l'industrie des semi-conducteurs. C'est à ses progrès que l'on doit l'amélioration constante de la densité des circuits intégrés. La lithographie optique a constamment repoussé les limites que l'on s'accordait à lui prédire. Mais les meilleures choses ont une fin. " Aujourd'hui, on pense que la lithographie optique sera utilisable jusqu'à 0,1 micron ", expose Gerhard Parker. Ce qui signifie que, aux environs de 2007, époque où apparaîtront des puces gravées avec cette finesse, il faudra passer à " autre chose ". Cette notion est encore vague. " Il existe actuellement plusieurs options : la gravure par faisceau d'électrons, par ultraviolets lointains (rayons X mous) et, bien sûr, la lithographie par rayons X ", relève Gerhard Parker. Toutefois, alors que la lithographie par rayons X est souvent présentée comme la solution la plus probable, il émet certaines réserves sur cette option. " En fait, il me semble que cette technologie est celle qui a le moins de chances de s'imposer. Elle pose un nombre considérable de problèmes - de distorsion, notamment. Et les masques de gravure seront très difficiles à fabriquer. "

Des systèmes de CAO plus performants

Reste que le principal obstacle technologique à franchir dans le proche avenir réside où l'on ne l'attendait peut-être pas. Il n'est pas dans les capacités du silicium. On l'a vu, celui-ci a encore une vingtaine d'années devant lui. Pas d'obstacle majeur non plus en matière de production : " Notre principal effort consiste à augmenter la taille des wafers afin d'abaisser les coûts. " En fait, la question la plus préoccupante est celle des outils de conception. Pour Gerhard Parker, " l'amélioration des fonctionnalités des systèmes de CAO n'arrive pas à suivre le rythme d'évolution de la complexité des circuits intégrés. Et cela est particulièrement vrai en ce qui concerne les processeurs ". Le problème n'est pas simple. Pour le vice-président d'Intel, " il constitue probablement le plus important facteur limitant pour notre industrie tout entière ". Existe-t-il des solutions ? " L'industrie de la CAO semble aujourd'hui bloquée sur les outils existants, outils qui sont incapables d'effectuer le bond en avant que nous attendons. La seule solution est donc, pour l'instant, d'augmenter la taille de nos équipes de conception. Le seul point positif est qu'une bonne partie de l'activité de conception comporte de nombreuses tâches routinières qui devraient pouvoir être automatisées. " Si, à terme, le principal souci d'Intel est de mettre un frein à l'envolée des coûts, on le voit, les défis technologiques à relever dans les quinze ans à venir ne sont pas minces. Il est en tout cas intéressant de remarquer que les plus décisifs d'entre eux s'établissent non pas au niveau du matériel, mais bien à celui du logiciel. C'est le cas aussi bien pour les architectures multiprocesseurs que pour les outils de CAO. Cela n'a rien d'étonnant : la technologie du logiciel est celle qui progresse le moins vite. Et pour cause ! Quoi qu'on fasse, la loi de Moore ne s'applique pas au cerveau des programmeurs...



L'entreprise en bref

- Leader mondial des microprocesseurs. Ses puces équipent plus de 75 % des micro-ordinateurs vendus dans le monde.

- En 1970, Intel invente la première mémoire Ram sur circuit intégré. La 1103 a une capacité de 1 kilobit.

- En 1971, l'entreprise, qui n'a pas inventé la technologie, sort le premier microprocesseur commercial. Le 4004 intègre 2 300 transistors

· Activité : fabricant de semi-conducteurs, essentiellement des microprocesseurs et des mémoires flash

· Chiffre d'affaires : 16,2 milliards de dollars

· Budget de recherche-développement : 1,3 milliard de dollars (8 % du chiffre d'affaires)

· Effectif de recherche-développement : 8 500

· Grands produits : famille de processeurs x86. Le dernier-né est le Pentium Pro à 200 mégahertz



Gerhard Parker

Un double pionnier

Frais émoulu du California Institute of technology avec un Ph.D d'ingénierie électrique, le vice-président senior d'Intel est entré chez ce qui n'était alors qu' un fabricant de semi-conducteurs naissant, en 1969. Gerhard Parker, 52 ans, est donc à la fois un pionnier d'Intel et un pionnier de l'industrie du semi-conducteur. De 1975 à 1977, il a eu la responsabilité de l'assurance qualité chez Intel. Il a alors pris jusqu'en 1991 le poste de manager du développement technologique. Aujourd'hui, il garde cette responsabilité, à laquelle est venue s'ajouter celle de la fabrication et du support des composants. Il est installé à Santa Clara, en Californie.

USINE NOUVELLE N°2560

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