L'evolution et les limites de la miniaturisation des transistors MOS

Résumé du document

Les technologies de l'information ont pénétré tous les aspects de la vie quotidienne grâce aux progrès de la microélectronique : les circuits intégrés (CI) permettent de réaliser des fonctions de plus en plus complexes grâce à une miniaturisation poussée, qui permet de gagner en vitesse et en consommation ainsi qu'en taille et en poids, surtout pour les systèmes portables ou embarqués (téléphones mobiles, appareils photo numériques, baladeurs MP3...).

Cette invasion n'a pas de précédent dans l'histoire des technologies, elle s'explique par le fait qu'en quelques décennies, des composants élémentaires toujours plus petits ont permis d'obtenir des circuits plus denses, plus performants, moins chers et plus fiables. En 1971, le processeur 4004 d'Intel contenait quelques 2300 transistors. En 2009, la perspective de puces à 1 milliard de transistor se rapproche. Cet extraordinaire condensé d'intelligence coûte de moins en moins cher : en 1973, il fallait débourser le prix d'un appartement pour fabriquer un million de transistors ; aujourd'hui le prix d'un post-it (...)

Extraits

[...] Dissipation thermique Dans un circuit électronique, toute l'énergie électrique consommée est transformée en chaleur. Si la puissance consommée est élevée, cela pose deux types de problèmes. D'une part, il faut fournir cette puissance électrique, ce qui est problématique pour tout ce qui est portable. D'autre part, il faut extraire la chaleur émise depuis un volume toujours plus petit. Au delà de 2 Watts par circuit, il faut un radiateur. Au delà de 10 Watts, il faut un ventilateur. Tout ceci ajoute du volume, du poids, de la complexité, du bruit, des couts, etc. [...]

[...] Aujourd'hui, le contrôle en ligne, présent à chaque étape de la production, constitue un élément majeur pour assurer la qualité des produits fournis par Soitec. Le taux de défectuosité des plaques produites est équivalent à la taille d'une fourmi sur un terrain de football ! Source : http://www.soitec.com/fr/societe/univers-soitec.php 2 Cette progression répond à la loi de Rock, selon laquelle le coût d'une ligne de production augmente de 50% à chaque génération 6 Le traitement collectif Le matériau de base du circuit intégré est le silicium, élément chimique le plus abondant sur Terre. [...]

[...] Soit 1 million de particules pour 30 litres d'air. Une salle de classe 10 tolère 10 particules pour 30 litres ; une salle de classe 1 en tolère une seule ! Un individu dégage 1 million de particules simplement en marchant et en déplaçant l'air qui l'environne. Dans une salle blanche, l'air est renouvelé toutes les 6 secondes tonnes d'air sont donc recyclées chaque heure m3 de salle blanche nécessite 6 m3 de locaux techniques piliers de béton plantés à environ 20 m de profondeur supportent la dalle des salles blanches pour permettre une grande stabilité exigée par les équipements d'une extrême précision. [...]

[...] résolution La lithographie EUV La lithographie EUV utilise un rayonnement UV d'une longueur d'ondes de 13,5 nm. Son procédé semblable aux procédés de lithographique actuel à la différence que le rayonnement EUV est absorbé par la matière (air, verre ) il faut donc utiliser le masquage par réflexion et non pas le masquage par transmission et de faire fonctionner le tout sous vide. Figure 12 Principe de fonctionnement de la technique EUV Cette technique nécessite de travailler dans un environnement sous vide et permet la production à grande échelle de puces dont les tailles de motifs sont inferieures ou égales a 32nm. [...]

[...] L'histoire de l'électronique commence en 1904 grâce à John Alexandre Fleming avec l'invention de la diode. Ce dispositif sous vide comprend un filament émettant des électrons et une plaque les collectant. En appliquant une tension positive ou négative sur cette plaque, il est possible d'interrompre ou de laisser le passage du courant. Ce procédé sera amélioré par Lee de Forest en 1907 et son invention de la triode, dans laquelle une grille est ajoutée entre le filament et la plaque. Selon la polarisation de cette grille, les électrons seront bloqués ou accélérés. [...]