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La loi de Moore devrait se terminer en 2030

Ridha Loukil , ,

Publié le

Selon la feuille de route publiée par la société savante IEEE, la loi de Moore devrait se poursuivre sans accros jusqu’en 2023. Ensuite il faudrait trouver de nouvelles solutions pour la perpétuer pendant encore trois générations de puces. La fin est prévue en 2030.

La loi de Moore devrait se terminer en 2030

La fin de la loi de Moore s’approche. Elle aurait lieu en 2030. C’est la conclusion du livre blanc « More Moore » publié par le groupe de travail IRDS de la société savante IEEE sous la direction de Paolo Gardini, ancien directeur de la technologie chez Intel.

Enoncée en 1965 par Gordon Moore, alors directeur R&D de Fairchild Semiconductor avant de participer à la création d’Intel en 1968, la loi de Moore prévoit le doublement de la densité des puces électroniques tous les deux ans. Un résultat obtenu en passant à une technologie de gravure plus fine. A chaque génération, le gain typique atteint 30% en performances (à consommation de courant constante), 50% en consommation (à performances égales), 50% en taille et 30 % en coût par tranche.

Géométries affichées différentes des géométries réelles

Aujourd’hui, la technologie la plus avancée en production de volume se réfère à une géométrie de 10 nanomètres. Elle est mise en œuvre depuis le quatrième trimestre 2016 par Samsung Electronics et TSMC, le premier pour la fabrication des sa puce Exynos 9 et la SnapDragon 835 de Qualcomm, au cœur de son nouveau smartphone vedette, le Galaxy S8, et le second pour la réalisation notamment du processeur A11 d’Apple qui motorisera le futur iPhone.

« A partir de la génération de 28 nanomètres, les géométries affichées par les industriels dans leurs technologies de production ne correspondent plus à la taille réelle des motifs gravés dans les circuits, note Carlo Reita, expert en nanoélectronique au Leti, le laboratoire d’électronique du CEA, à Grenoble. Les fabricants ont continué à réduire de moitié la taille affichée à chaque génération, malgré la difficulté croissante d’obtenir cette miniaturisation sur plan industriel. Dans les technologies se référant à des géométries de 14 et 16 nanomètres, il n’y a aucun élément dans les circuits qui mesure 14 ou 16 nanomètres. L’élément le plus petit fait 26 nanomètres. »

Besoin de changer de matériaux ou structure de transistor

La feuille de route de l’IRDS prévoit cinq prochaines générations, de 7 nanomètres en 2019 à 1,5 nanomètres en 2030. « Cela ne signifie pas nécessairement miniaturisation, remarque Carlo Reita. A partir de la génération de 5 nanomètres prévue en 2021, il faudra passer par d’autres solutions pour obtenir le même résultat : un changement de matériaux, de structure de transistor ou mode de fabrication comme l’intégration 3D. Les structures élémentaires ne seront pas plus petites. Mais le circuit présentera au final les mêmes gains qu’une miniaturisation physique. »

Les experts de l’IRDS résument leurs conclusions par un tableau décrivant sept générations technologiques avec trois couleurs : le blanc (on sait le faire aujourd’hui), le jaune (on est en passe de solutionner les problèmes) et le rouge (on ne sait pas du tout le faire aujourd’hui). «Depuis 1997, la quatrième colonne du tableau a toujours été dominée par le rouge, rappelle l’expert du Leti. Mais à chaque mise à jour de la feuille de route, ce qui arrive tous les 1-2 ans, elle se transforme en jaune puis en blanc. Les progrès font qu’on finit toujours par repousser les limites. La même chose arrivera pour la technologie de 5 nanomètres décrite dans la quatrième colonne et prévue en 2021. Pour les générations suivantes, l’équation risque d’être plus compliquée. Car en plus de la faisabilité technique, il y a le problème des coûts. Saura-t-on obtenir les performances attendues à un coût acceptable ? C’est là toute la question. » Car la loi de Moore n’est pas juste une règle technique. C’est aussi une loi économique visant à réduire les coûts par transistor de façon à offrir plus de performances pour le même prix ou de baisser le prix pour les mêmes performances.

Carlo Reita reste confiant sur l’évolution sans accros jusqu’en 2024. « Même si pour les générations de 5 et 3 nanomètres, on ne pourra pas miniaturiser autant qu’avant, estime-t-il. Le plus petit élément risque d’être de 9 ou 10 nanomètres. Tout dépendra des progrès en lithographie. » Et après 2 nanomètres ? L’expert du Leti se montre catégorique : « On ne pourra pas aller plus loin. C’est la limite physique. Cela représente environ 15 atomes de silicium. On pourra difficilement contrôler la fonction d’onde des électrons. Il faudra passer à autre chose comme les circuits quantiques. » Mais ça, c'est autre histoire.

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