Une solution anti-âge pour les puces électroniques

Le projet de recherche "ROBUST" pour une conception de systèmes nanoélectroniques durables, promu par le Ministère fédéral allemand de l'enseignement et de la recherche (BMBF), s'est achevé en juin 2013. Ses résultats pourront être utilisés pour les futures générations de circuits intégrés afin d'assurer la solidité nécessaire en dépit d'unecomplexité sans cesse croissante.
"ROBUST" est un cluster de projets de recherche. Dans ce cadre, différents partenaires académiques ont été amenés à mutualiser leurs compétences sur des thèmes de recherche fondamentale d'intérêt industriel. Ont notamment participé à ce projet l'Institut d'informatiqued'Oldenburg (OFFIS, Basse-Saxe), le Centre allemand de recherche en informatique de Karlsruhe (FZI, Bade-Wurtemberg) et l'Université technique de Munich (TUM, Bavière). Le projet a été coordonné par edacentrum, qui a également contribué au transfert de savoir entre les partenaires issus du monde de la recherche. Les partenaires industriels étaient Infineon et Bosch.

L'Intel 4004, considéré comme le premier microprocesseur de l'histoire,
contenait 2300 transistors.
"Les puces sont de plus en plus puissantes et peuvent assurer des tâches toujours plus complexes. Mais la réduction concomitante des structures conduit à une plus grande sensibilité et un vieillissement prononcé. Pour contrer ces effets, le projet a mis au pointune mesure pour évaluer la robustesse des puces actuelles et des solutions anti-âge pour les puces à venir", explique le Dieter Treytnar, chef de projet pour edacentrum.
Dans les prochaines années, il est prévu que le nombre de transistors par puce continue à augmenter. On devrait atteindre dès 2015 un milliard de transistors sur une surface d'un millimètre carré. Dans ces petites structures, les processus de vieillissement apparaîtront plus clairement, et ainsi la probabilité qu'un de ces transistors soit défectueux au cours de sa vie augmentera ; d'où la volonté d'explorer de nouvelles méthodes pour résoudre de manière efficace ces problèmes prévisibles.
La première étape du projet a consisté en une définition pertinente de la robustesse d'un système ainsi qu'un moyen de la mesurer. Il a été choisi comme étant la durée pendant laquelle le système peut résister lorsqu'il est très sollicité et soumis à des perturbations telles que des contraintes mécaniques, des variations importantes de température ou une électromigration. La mesure de la robustesse permet l'identification et l'amélioration de la solidité des systèmes.
Le vieillissement de la puce est fonction des conditions d'utilisation. Un autre objectif du projet était donc d'évaluer l'évolution de la robustesse avec le vieillissement du système et de prédire le vieillissement pour un scénario d'utilisation: "Avec une mesure de robustesse au point, il sera possible à l'avenir d'obtenir à la fois des puces et des systèmes complets qui soient robustes, et de connaître plus précisément les conditions d'utilisation et les processus de vieillissement", explique Peter van Staa, vice-président et responsable de la conception des semi-conducteurs pour l'entreprise Bosch.
Le projet "ROBUST" a permis la mise au point de nouvelles techniques de conception qui devraient être utilisées par l'industrie d'ici cinq à dix ans pour la production de systèmes faisant preuve d'une meilleure fiabilité. Le projet a notamment bénéficié d'un financement d'un million d'euros sur trois ans par le BMBF.