IBM annonce de futurs processeurs à 7 nanomètres
Associé des partenaires, IBM Research annonce avoir mis au point une technique de gravure à seulement 7 nanomètres, soit trois de moins que dans les processeurs promis pour 2016. Un exploit technologique qui repose sur de la lithographie en extrême ultraviolet et sur des transistors faits d’un alliage de silicium-germanium. Ces puces à 7 nm devraient apparaître, au plus tôt, à l’horizon 2017-2018.
Voici le processeur gravé à 7 nanomètres
qu’IBM a conçu avec ses partenaires (université d’État de New York,
Samsung et GlobalFoundries). Une telle puce pourrait contenir jusqu’à 20
milliards de transistors et offrir une puissance 50 % supérieure à
celle des processeurs actuels gravés en 10 nm. © IBM Research
IBM Research a réussi à repousser les limites physiques pour la gravure des processeurs en atteignant une finesse de 7 nanomètres (nm). À titre de comparaison, le diamètre d’un brin d’ADN
est de 2,5 nm et selon Big Blue, il serait possible de fabriquer des
puces contenant 20 milliards de transistors !
En performances et en
puissance, le gain serait d’environ 50 % par rapport à la dernière
génération de processeurs qui sont gravés à 10 nm. Ce succès s’inscrit
dans le cadre d’un programme de recherche et développement qu’IBM Research a lancé l’année dernière.
Doté d’un budget de 3 milliards de dollars, il vise, d’une part, à repousser les limites physiques de la technologie sur silicium et, d’autre part, à trouver des alternatives à ce matériau en explorant d’autres possibilités : les nanotubes de carbone, le graphène, la photonique, l’informatique quantique, les puces neurosynaptiques ou les transistors à effet de champ à grille isolée (Mosfet).
Voici à quoi ressemblent des transistors de 7 nanomètres. Pour obtenir une telle finesse de gravure, IBM a eu recours à la lithographie en extrême ultraviolet (EUV) dont la longueur d’onde est comprise entre 10 et 15 nm. © IBM Research
Du germanium-silicium pour augmenter la mobilité des électrons
Pour développer ce procédé de gravure à 7 nm, IBM Research a travaillé conjointement avec le College of Nanoscale Science and Engineering
de l’université d’État de New York, Samsung et le fondeur
GlobalFoundries. La technique repose sur deux innovations clé. Il y a
tout d’abord le remplacement du silicium
par un alliage de silicium-germanium (GeSi) pour la fabrication du
canal des transistors de type FinFET. Sous le seuil des 10 nm, la conductivité du silicium n’est pas suffisante. L’adjonction du germanium a permis d’augmenter la mobilité des électrons et d’obtenir une circulation adéquate du courant électrique.
En démontrant que cette solution est techniquement viable, IBM et ses
partenaires ont tracé un chemin que d’autres acteurs de l’industrie des
semiconducteurs pourraient suivre, à commencer par Intel.
La deuxième innovation importante introduite avec ce processeur concerne le procédé de gravure. Il s’agit de la lithographie en extrême ultraviolet
(EUV) dont la longueur d’onde est très petite, comprise entre 10 et 15
nanomètres. Actuellement, la lithographie la plus performante pour la
gravure des puces sur silicium en 14 nm est celle utilisant un laser à fluorure d’argon (ArF) dont la longueur d’onde est de 193 nm.
Si le passage à la lithographie EUV s’avère
prometteur pour de la gravure à moins de 10 nm, sa mise en œuvre au sein
d’un processus de fabrication industrielle est délicate et coûteuse. Le
temps d’exposition durant la gravure EUV est plus élevé et il n’est pas
certain que cela soit compatible avec une fabrication à haute vitesse.
En effet, la plus infime vibration peut fausser la précision des
systèmes optiques qui dirigent le rayon pour graver des lignes à une
échelle proche de celle de l’atome. De lourds investissements seront nécessaires pour concevoir des lignes de production à même d’utiliser cette technologie.
IBM ne s’est pas avancé sur une date pour une mise
en production de processeurs gravés à 7 nm. Le fondeur TSMC (Taiwan
Semiconductor Manufacturing Company) a, lui, annoncé qu’il comptait
entamer des essais de production courant 2017. Intel travaille également
sur le 7 nanomètres, mais n’a pas indiqué de date pour l’arrivée de
cette génération de processeurs. Les puces qui sont actuellement
commercialisées sont gravées en 14 nm et les modèles en 10 nm arriveront
courant 2016. Ce qui laisse penser que les processeurs 7 nm
n’arriveront pas au plus tôt avant deux à trois ans.
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