CLEFS CEA 59:la ruée vers la miniaturisation de l 'électronique!

Je vais terminer l’examen des nouveaux matériaux étudiés par le CEA   par l’article de toute une équipe de GRENOBLE   dont je ne vous donne que le premier nom JEAN JACQUES AUBERT …J’ apprécie l’ usage d’ une liste alphabétique   par ces chercheurs du CEA , liste qui remet modestement chacun à sa place d’ être humain ….L ‘un de mes lecteurs , qui a disparu de ce blog depuis , m’avait fait en effet le reproche d’étaler ici mon ego ( par mes photos personnelles) alors que je ne cherchais banalement qu’à assumer les responsabilités de mes propres choix de sujets et de mes opinions , comme tout scientifique DOIT AVOIR LE DEVOIR ET LE DROIT de le faire …. Et donc si je dis à mes lecteurs qu ils m’ ont mal lu ou mal compris c’est par sincérité pure et non pour les vexer !

Le titre en est :

SUBSTRATS ET MATERIAUX : COURSE A LA MINIATURISATION

1) :PETIT HISTORIQUE

L’   article est non seulement intéressant par ses dernières nouvelles technologiques mais aussi par son entrée en matiére historique et meme épistémologique …..

Il démarre par l’ observation que , bien avant que le premier microprocesseur datant de 1971   ait été réalisé , l Américain GORDON MOORE   avait formulé une relation empirique prédictive stipulant que les performances des circuits intégrés doubleraient tous les 18 mois environ et ceci à COUT CONSTANT !

Ce n’ est pas tout ! Ayant fondé INTEL en 1968 , il se hisse au premier rang mondial et révise sa loi en 1975 pour préciser que le nombre de transistors des microprocesseurs et non plus des simples circuits intégrés , allait doubler tous les deux ans ! (voir mes deux photos en fin de texte )

Et bien cette prédiction s’est vérifié pendant les 40 années suivantes !

Bien entendu il s’en est ensuit une diminution correspondante de la taille des transistors élémentaires .Aujourd’hui chaque nouvelle puce posée pourrait être deux fois plus puissante que la précédente et à ce rythme , en 2022 on peut prévoir que la longueur des transistors n excédera pas les 10 nanomètres   et que la couche de matériaux isolants sera de quelques atomes ( judicieusement choisis )…

Voir photo CEA

Les lecteurs parfois les plus pessimistes et qui dénigrent pourraient penser alors que le break down , la rupture technologique serait fatale car inévitable …..Et bien non ! Nous allons voir comment certains chercheurs pensent que ces limites seraient contournables !

Pour contenter les curieux je signale que GORDON MOORE est depuis devenu milliardaire ,et qu’à 82 ans il vit comme retraité mais avec 1001 activités dont celle de mécène universitaire . IL a reçu en 2002   la plus haute distinction civile américaine   !

2) :LES DIRECTIONS   SUIVIES

Sans vouloir laïusser sur le fonctionnement d’un transistor ( voir ma photo pour cela )

il existe 3 approches :

-développer matériaux et procédés pour diminuer les dimensions des transistors :( approche more Moore) !

-optimiser la compacité des systèmes =densifier les fonctions des puces :( more than Moore !)

-développer   des nanomatériaux ou des principes de transferts de charge différents ( beyond complementary metal oxyde semi conductor)

LEGENDE DE MA PHOTO : Un transistor est un dispositif semi-conducteur à trois électrodes actives, qui permet de contrôler un courant (ou une tension) sur une des électrodes de sorties (le collecteur pour le transistor bipolaire et le drain sur un transistor à effet de champ) grâce à une électrode d'entrée (la base sur un transistor bipolaire et la grille pour un transistor à effet de champ).

Le LETI ou Laboratoire d’ électronique et des technologies de l information , a joué sur tous les plans possibles : amélioration des permittivité , des couplages , des matériaux de grille , des jonctions , du silicium et de la silice , de leur dopage chimique , des interconnections de plus en plus chargées , des caractéristiques d’épaisseur des couches ou sandwichs à réaliser , de la pureté et de la mise en œuvre du cuivre   etc.etc.

Je vous ai mis quelques photos pour vous montrer les réalisations ou encore l’ambiance de travail en labo haute pureté  !

Pour vous représenter les progrès ,en 1999, le transistor CMOS dit « ultime » du LECI a poussé à ses limites le principe du transistor MOSFET avec une section de 18 nanomètres (la dimension d’environ 70 atomes mis côte à côte), c’est 7 fois plus petit que le plus petit transistor industriel de 2003 (130 nm en 2003, 90 nm en 2004, 65 nm fin 2005, 45 nm fin 2008, 32 nm fin 2010). Il permettrait un degré d’intégration théorique de 7 milliards de jonctions sur une pièce de 1 € !   CLEFS CEA 59   travaille déjà sur les générations suivantes 22 ,16 et 11 nm   et sachant que le dopage du silicium est réalisé au niveau d un atome de dopant pour 10000 de silicium c est à se demander ou il se trouve dans le canal et si les principes de l homéopathie médicale ne sont pas déjà appliqués ! Bien entendu ils pensent au graphène ( cf. mon article précèdent) ou au silicium fixé sur diamant etc.

Arrivé au bout du bout que faudra t il faire ?Dans quelle direction devra se développer le pouvoir de l imaginaire humain ? Je connais certains lecteurs qui me diraient qu il faudra avoir le courage de changer de paradigme et peut-être alors chercher des méthodes entièrement nouvelles, tel que l'empilement des transistors en 3 dimensions ….ou quoi encore….. ?

  a suivre : clef cea 59 : la civilisation de l hydrogéne ( reprise) .... et ses dangers