Le coup de lune de la loi de Moore

C'est apparemment un fait de la vie que chaque nouvelle génération de gadget informatique sera nettement plus puissante que la précédente, mais un obstacle technique imminent menace de saper cela.

C'est pourquoi le plus grand fabricant de puces au monde, Intel, a annoncé lundi avoir investi 4 milliards de dollars dans la société néerlandaise ASML, qui fabrique des équipements pour la fabrication de puces informatiques.

Les deux sociétés tentent d'initier une collaboration entre les plus grandes sociétés informatiques du monde - dans une sorte de coup de lune en silicium - pour s'assurer que les puces continuent de s'accélérer en perfectionnant les outils nécessaires pour créer des fonctionnalités plus petites sur des puces en silicium.

Si vous avez plus de personnes pour partager le risque et contribuer, alors le pronostic de réussite à l'approche de cette transition technologique augmente, déclare Robert Bruck, vice-président du groupe de technologie et de fabrication d'Intel.

Intel a récemment lancé sa première génération de puces avec des fonctionnalités aussi petites que 22 nanomètres. Les méthodes actuelles de fabrication de puces conviendront pendant deux générations, jusqu'à 14 nanomètres et 11 nanomètres. Cela devrait garder les méthodes actuelles utiles jusqu'en 2013, mais après cela, une nouvelle technologie de fabrication sera nécessaire. Malheureusement, le meilleur candidat est non seulement incomplet, mais déjà en retard.

Des progrès significatifs doivent être accomplis au cours des prochaines années pour suivre le rythme de la loi de Moore, une prédiction d'un cofondateur d'Intel qui se vérifie depuis 1975 et sous-tend les attentes des consommateurs et de l'industrie selon lesquelles les puces deviendront de plus en plus performantes. Cette loi stipule que le nombre de transistors pouvant tenir sur une puce de silicium double tous les deux ans (la première version de la loi, de 1965, disait chaque année), ce qui signifie qu'une puce de même taille est plus puissante.

Les sociétés de puces tracent les progrès de la loi de Moore et fixent des objectifs futurs en comparant la taille des moindres détails de chaque génération de puces. Les ingénieurs d'Intel et d'autres fabricants de puces ont toujours eu besoin de s'inquiéter des astuces techniques qu'ils peuvent trouver pour maintenir cette réduction remarquable sur la bonne voie. En ce moment, ces ingénieurs regardent dans un abîme.

La technologie qui promet de maintenir la loi de Moore après 2013 est connue sous le nom de lithographie ultraviolette extrême (EUV). Il utilise la lumière pour écrire un motif dans une couche chimique au-dessus d'une plaquette de silicium, qui est ensuite gravée chimiquement dans le silicium pour fabriquer des composants de puce. La lithographie EUV utilise des rayons ultraviolets à très haute énergie qui sont plus proches des rayons X que de la lumière visible. C'est intéressant car la lumière EUV a une courte longueur d'onde - environ 13 nanomètres - ce qui permet de faire des détails plus petits que la lumière ultraviolette de 193 nanomètres utilisée en lithographie aujourd'hui. Mais EUV s'est avéré étonnamment difficile à perfectionner.

Jusqu'en 2007, Intel pensait que l'EUV serait utilisé pour fabriquer les puces de 22 nanomètres qui sont sorties cette année, mais il a plutôt choisi d'apporter des correctifs qui prolongeaient la durée de vie de la lithographie basée sur une lumière de 193 nanomètres. Pas plus tard qu'en 2010, la société espérait utiliser les techniques EUV pour la génération de puces à 11 nanomètres qui sont encore dans plusieurs années, mais encore une fois, les innovations techniques ont entraîné l'annulation de la lithographie existante.

Des retards ont également affligé EUV. Celles-ci proviennent principalement de sociétés telles que ASML et Nikon qui développent et vendent des équipements de lithographie. L'un des plus grands défis a été de créer des sources suffisamment puissantes de lumière EUV. Tous les types de matière absorbent la lumière à ces longueurs d'onde, une source doit donc être suffisamment lumineuse pour garantir que suffisamment de lumière atteigne la plaquette sur laquelle on travaille. Les machines de lithographie EUV sont conçues pour que le faisceau passe dans le vide autant que possible, afin que les molécules d'air ne gênent pas. Des structures spéciales ont également été développées pour diriger et focaliser la lumière avec une absorption minimale, mais encore, au moment où le faisceau atteint la plaquette à travailler, plus de 90 pour cent de la lumière EUV d'origine a été perdue.

Les prototypes les plus complets d'ASML peuvent graver des composants sur des plaquettes de silicium, mais ont des faisceaux environ deux fois moins puissants que ce qui serait nécessaire pour produire en masse des puces de manière économique. Dans le même temps, la société essaie de faire progresser la deuxième génération de technologie de lithographie EUV, qui utilisera des miroirs reconfigurables complexes pour créer des détails encore plus fins sur les puces. Il essaie également de passer à l'utilisation de plaquettes de silicium avec un peu plus de deux fois la surface de celles utilisées aujourd'hui, de sorte que davantage de puces peuvent être fabriquées en un seul lot, mais cela nécessitera de nouveaux équipements.

Bien que l'accord Intel soit formellement axé sur la prochaine génération d'EUV et le passage à des plaquettes plus grandes, les ressources qu'il apporte devraient également aider ASML à résoudre son problème plus immédiat. De toute évidence, il n'y a pas de prochaine génération si nous ne faisons pas travailler cette génération, a déclaré le porte-parole de l'ASML, Ryan Young. Nous devons évidemment terminer la première génération en premier.

Dans une déclaration vidéo publiée en ligne plus tôt cette semaine, le directeur financier d'ASML, Peter Wennink, a encouragé d'autres fabricants de puces à se joindre à l'effort pour soutenir le développement d'EUV en signant des accords similaires à ceux d'Intel, qui engage Intel à soutenir une forte augmentation de la recherche et du développement dans retour d'une participation de 25 pour cent dans son fournisseur. Wennink a déclaré que l'ensemble de l'industrie récolterait les bénéfices de tels accords. Il s'agit de s'assurer que la technologie nécessaire pour les puces de prochaine génération avance plus rapidement, a-t-il déclaré. En fin de compte, bien sûr, ce sera le consommateur qui en bénéficiera.

Samsung et Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, les deux plus grandes entreprises de fabrication de puces après Intel, sont les partenaires préférés les plus probables, mais ni l'une ni l'autre n'a jusqu'à présent manifesté son intérêt publiquement. Intel et ASML espèrent tous deux que ces sociétés et d'autres mettront de côté leur concurrence habituelle et mettront en commun le financement et l'expertise nécessaires pour surmonter les obstacles qui menacent la prochaine génération de gadgets.

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