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Auto-assemblage pour fabriquer des puces plus rapides
L'auto-assemblage de structures à l'échelle nanométrique, dans lesquelles les molécules s'organisent de manière précise selon les lois fondamentales de la physique, est depuis longtemps un rêve des concepteurs de puces. C'est parce qu'il pourrait être beaucoup moins cher de fabriquer des caractéristiques précises ultra petites avec l'auto-assemblage qu'avec les techniques de fabrication de puces existantes. Aujourd'hui, les chercheurs d'IBM ont fait un pas en avant vers l'utilisation de l'auto-assemblage pour fabriquer les futurs microprocesseurs.
Des chips qui se fabriquent : Cette coupe transversale du microprocesseur montre un espace vide entre le câblage en cuivre de la puce. Les fils sont généralement isolés avec un matériau semblable à du verre, mais IBM a utilisé des techniques d'auto-assemblage, qui peuvent être utilisées dans les installations de fabrication de puces, pour créer des entrefers qui isolent les fils.
La société a annoncé un nouveau procédé qui utilise des techniques d'auto-assemblage pour créer des entrefers qui isolent les fils des microprocesseurs. Les premiers résultats montrent que ces isolateurs à entrefer peuvent augmenter la vitesse d'une puce de 35 % ou lui permettre de consommer 15 % moins d'énergie que les puces sans isolant à entrefer. La société s'attend à ce que le nouveau procédé soit mis en œuvre dans des installations de semi-conducteurs d'ici 2009.
La nouvelle approche d'auto-assemblage ouvre la voie à la fabrication de puces dans une ère de nanotechnologie, selon Daniel Edelstein , membre d'IBM et scientifique en chef pour le projet d'entrefer d'auto-assemblage. Surtout, dit Edelstein, le processus d'IBM est conçu pour être compatible avec les installations de fabrication et les matériaux actuels.
L'un des goulots d'étranglement dans le développement des puces d'aujourd'hui est le câblage en cuivre qui transmet les données entre les transistors et hors de la puce. À mesure que les puces rétrécissent, ces fils, qui mesurent environ 70 nanomètres de large, doivent être fabriqués plus près les uns des autres. Cependant, plus les fils sont proches les uns des autres, plus leurs courants électriques sont susceptibles d'interférer les uns avec les autres, ce qui sape l'énergie et ralentit le flux de données. L'isolation peut aider, mais le matériau isolant d'aujourd'hui, le verre, ne sera pas suffisant pour les futures générations de puces. Les ingénieurs savent que l'air est un meilleur isolant, et ils ont travaillé pour développer des moyens de créer des entrefers suffisamment petits (environ 35 nanomètres de diamètre) pour fonctionner. Mais l'équipement de fabrication de pointe actuel ne peut pas produire de manière fiable des entrefers aussi petits.
Au lieu de cela, les chercheurs d'IBM ont utilisé un nouveau type de polymère pour les aider à créer les espaces d'air. Le polymère est coulé sur des fils de cuivre noyés dans un matériau isolant. Lorsque le polymère est chauffé, les molécules s'éloignent les unes des autres pour former un réseau régulier de trous à l'échelle nanométrique. Ces trous sont utilisés comme gabarit pour graver des colonnes creuses dans le matériau isolant qui entoure les fils. Les ingénieurs pompent ensuite du plasma, un gaz chargé électriquement, à travers les trous pour éliminer le matériau isolant restant. Un rinçage chimique rapide laisse des espaces d'air clairs de chaque côté des fils de cuivre.
Je pense que cette démonstration particulière est très encourageante pour d'autres personnes qui travaillent sur l'auto-assemblage car elles voient cela devenir de plus en plus réel et s'orienter vers une mise en œuvre plus industrielle, dit Babak Amir Parviz , professeur de génie électrique à l'Université de Washington, à Seattle.
Edelstein d'IBM dit que parce que le nouveau processus ajoute des étapes de fabrication au processus global de fabrication de puces, il y aura une légère augmentation des coûts. Il y a 10 couches de câblage dans une puce, et il estime que le coût augmentera de 1 % par couche. Certaines puces, selon Edelstein, seraient construites avec une seule couche d'entrefers, tandis que d'autres pourraient en avoir quatre ou plus, selon les besoins du client. IBM prévoit de concéder sous licence la technologie à ses partenaires de recherche, qui incluent Advanced Micro Devices, Sony, Toshiba et Freescale Semiconductor.