Abonnez-vous Identifiez-vous

Identifiez-vous

Vos codes d'accès sont erronés, Veuillez les saisir à nouveau. Mot de passe oublié ?

Quotidien des Usines

Micro-electronique : Deux avancées majeures d'IBM et d'Intel

,

Publié le

Coup sur coup, deux " majors " du semi-conducteur annoncent des avancées technologiques ponctuelles, à l'écart de la course de fond qu'est l'intégration. Elles sont pourtant majeures, compte tenu de la rapidité de leurs retombées économiques.

Des circuits logiques 35 % plus rapides, des mémoires aux capacités de stockage doublées, respectivement annoncées par deux ténors du semi-conducteur, IBM et Intel : pour une fois, les progrès affichés ne sont pas venus de la course à l'intégration - fondée sur la fameuse " loi de Moore ", encore jamais démentie, qui veut que la capacité d'une puce double tous les dix- huit mois -, mais d'avancées technologiques beaucoup plus ponctuelles. Elles n'en sont pas moins importantes. Dévoilant l'utilisation du cuivre, en remplacement de l'aluminium, pour réaliser les connexions entre les transistors d'une même puce, IBM franchit une étape majeure dans la fabrication des circuits intégrés. C'est la voie vers des composants ultra-rapides que demandent déjà bon nombre d'applications dans les télécommunications, les réseaux informatiques ou le multimédia. " Grâce à l'utilisation du cuivre, il est désormais possible d'envisager des circuits fonctionnant à des rythmes d'horloge de 1 gigahertz, sans être obligé de passer à des géométries inférieures à 0,1 micron ", explique Dominique Bonifas, ingénieur d'applications chez IBM Microelectronics. En cours d'évaluation sur les lignes de fabrication pilotes de l'unité de Fishkill (près de New York), la technologie sera transférée à l'usine américaine de Burlington d'IBM dès l'année prochaine, pour une production en volume.

Une nouvelle méthode de dépôt par voie chimique

Meilleur conducteur que l'aluminium, traditionnellement utilisé en micro-électronique, le cuivre permet un transfert beaucoup plus rapide des électrons entre les éléments logiques du circuit intégré. Le bénéfice est de taille. Dans certains circuits spécifiques Asic, les connexions internes atteignent aujourd'hui plus d'une centaine de mètres ! Et leur longueur ne cesse d'augmenter avec la complexité des circuits intégrés. Le cuivre présente d'autres avantages, en particulier ceux d'une dissipation thermique plus faible et d'une consommation moindre. IBM a d'ailleurs décidé de profiter des avantages du cuivre dans sa nouvelle technologie CMOS 7S. Faisant appel à des géométries de 0,2 micron, celle-ci met en oeuvre six niveaux d'interconnexions en cuivre (comparés aux cinq niveaux des circuits intégrés les plus avancés). Ce qui permet de créer jusqu'à 12 millions de portes (les blocs fonctionnels de la logique) et de regrouper entre 150 et 200 millions de transistors sur une même puce. " Une telle intégration ouvre la voie à des micro- processeurs pouvant compter, pour la première fois, jusqu'à 2 200 connexions d'entrées/ sorties ", pronostiquent les ingénieurs d'IBM. La mise au point de cette technologie prometteuse n'a été possible qu'en surmontant des obstacles de taille. A commencer par la diffusion des atomes de cuivre dans les couches du semi-conducteur, qui altérait jusqu'ici le dopage des différentes zones du semi-conducteur. Pour s'en affranchir, IBM utilise une nouvelle méthode de dépôt par voie chimique (encore confidentielle) qui crée une couche d'isolant imperméable à la migration du cuivre. Parallèlement, la planéarité - indispensable à la précision des géométries - a été résolue par la maîtrise du polissage des dépôts de cuivre.

Un faible coût de mise en oeuvre

Des processus de fabrication qui, selon les ingénieurs d'IBM, se révèlent économiques. La déposition des connexions de cuivre s'effectue en effet grâce à un procédé en phase humide, nécessitant des équipements beaucoup moins coûteux que ceux qu'impose l'aluminium déposé sous vide. Développés par Sematech, le consortium réunissant les principaux fabricants américains de semi-conducteurs, ces équipements de production seront accessibles aux autres fabricants de puces. Compte tenu des potentialités de l'interconnexion en cuivre et de son faible coût de mise en oeuvre, bon nombre de " ténors " du semi-conducteur - Motorola, AMD, Siemens - travaillent eux aussi sur cette technologie et se préparent à l'introduire dans leurs processus de fabrication. Motorola prévoit l'annonce en décembre prochain de l'utilisation de connexion en cuivre dans ses circuits CMOS 0,2 micron. La même logique économique a conduit Intel, le numéro 1 mondial des semi-conducteurs, à développer une technologie de stockage originale qui permet de doubler la capacité de ses mémoires flash (à taille de puce égale) sans avoir à passer à des gravures inférieures à 0,1 micron. Baptisée MLC (cellule multiniveau de tension de charge), cette technologie permet le stockage de 2 bits (au lieu d'un seul) dans chacune des cellules mémoire grâce à la prise en compte de quatre états électriques. Ces différents états sont définis par des niveaux de tension différents, eux- mêmes fonction de la charge stockée dans la grille flottante du transistor. La gestion de ces niveaux, comme la logique de décodage, est rendue possible par l'adjonction d'amplificateurs. Seule ombre au tableau, la technologie MLC requiert une tension d'alimentation de 5 volts, tant en écriture, en lecture, qu'en effacement, alors que les applications nomades demandent des consommations beaucoup plus faibles. Cette tension est encore nécessaire pour assurer une bonne précision dans la définition des quatre niveaux de tension de seuil. Lorsque l'obstacle sera surmonté, les ingénieurs d'Intel envisagent le stockage de 3 bits et plus par cellule en définissant plusieurs niveaux de tension pour chaque transistor. En attendant ces progrès, Intel a décidé d'associer l'architecture MLC à sa techno-logie CMOS 0,4 micron déjà utilisée pour la fabrication de mémoires flash 32 mégabits. Un gain de temps qui lui permet aujourd'hui d'annoncer sa nouvelle famille StrataFlash de mémoires flash 64 mégabits et de prendre de vitesse ses concurrents.

Maîtriser la photolithographie dans l'ultraviolet extrême

Si les impératifs économiques les contraignent à porter leurs efforts sur la mise au point de technologies rapidement exploitables en production, les industriels du semi-conducteur ne baissent pas pour autant la garde sur le long terme. Intel, Motorola et AMD ont décidé de s'associer au laboratoire Lawrence Livemore pour créer une société commune chargée du développement des équipements nécessaires à la fabrication des puces de la prochaine géné-ration. Des circuits intégrés dont la gravure sera inférieure à 0,1 micron. Cet investissement de 250 millions de dollars sur trois ans doit permettre la maîtrise des techniques de photolithographie dans l'" ultraviolet extrême ", à une longueur d'onde vingt fois plus courte que celle des ultraviolets (245 nanomètres) actuellement utilisés pour la production des puces à 0,35 micron. Ces travaux sur l'ultraviolet extrême devraient déboucher sur la production de microprocesseurs cent fois plus puissants et de mémoires mille fois plus denses qu'aujourd'hui. Des performances qui devraient être atteintes d'ici à une dizaine d'années. Une raison supplémentaire qui pousse les industriels du semi-conducteur à ne pas négliger des avancées technologiques ponctuelles, dont les retombées économiques sont beaucoup plus tangibles.



Les technologies alternatives

Technologies


Interconnexions en cuivre au sein de la puce

Stockage de plusieurs bits par cellule mémoire (tension de charge multiniveau)

Mixage des technologies silicium et germanium sur la même puce

Micropackaging DCA (pose directe de puces nues sur le circuit imprimé)

Boîtier à billes (BGA)

Avantages

Augmentation de la rapidité des circuits intégrés

Augmentation des capacités de stockage des mémoires

Gain en rapidité des circuits et montée en fréquence d'utilisation

Miniaturisation et gain de place sur le circuit imprimé

Multiplication du nombre de connexions entre le boîtier et le circuit imprimé (jusqu'à 4 000 par boîtier)

USINE NOUVELLE N°2612

Testez L'Usine Nouvelle en mode abonné. Gratuit et sans engagement pendant 15 jours.

Créez votre compte L’Usine Connect

Fermer
L'Usine Connect

Votre entreprise dispose d’un contrat
L’Usine Connect qui vous permet d’accéder librement à tous les contenus de L’Usine Nouvelle depuis ce poste et depuis l’extérieur.

Pour activer votre abonnement vous devez créer un compte

Créer votre Compte
Suivez-nous Suivre Usine Nouvelle sur Facebook Suivre Usine Nouvelle sur Twitter RSS Usine Nouvelle