Vers une gravure en 1 nanomètre : le défi des chercheurs du MIT, du NTU et de TSMC

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Plus tôt dans le mois, IBM annonçait sa nouvelle puce gravée en 2 nanomètres visant de hautes performances. Dans le cadre d’une étroite collaboration du Massachusetts Institut of Technology (MIT), de l’Université Nationale de Taiwan (NTU) et du groupe Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), plusieurs chercheurs ont réussi à développer des circuits électroniques à partir de matériaux bidimensionnels. Cette découverte permettrait de faire un pas de plus dans la réalisation de gravures en 1 nanomètre.

Une recherche du MIT, de la NTU et de TSMC pour repousser les limites de la gravure

À l’heure actuelle, les puces utilisées dans les appareils électronique oscillent entre 5 et 16 nanomètres. Malgré l’annonce de la nouvelle technologie d’IBM permettant la gravure à 2 nanomètres, la puce n’est pas encore exploitée ni même commercialisée. Le passage de 16 à 5 nanomètres a été possible grâce au développement de nouvelles générations de procédés de fabrication qui a permis l’ajout de plus de transistors sur une surface moindre, décuplant la performance des puces.

Dans le cadre d’une étude conjointement menée depuis 2019 par le MIT, la NTU et TSMC, des chercheurs ont fait une découverte autour de la nouvelle conception de semi-conducteurs qui pourrait amener à repousser la finesse de gravure à 1 nanomètre. Les conclusions de cette recherche ont été publiées dans un article dont l’auteur principal est Pin-Chun Shen, chercheur au département d’ingénierie électrique et d’informatique du MIT.

Une nouvelle technique pour une puce gravée sur 1 nanomètre

L’équipe de recherche s’est attardée sur les transistors qui composent les puces électroniques. Habituellement, les puces sont élaborées à l’aide de couches de silicium organisées de manière tridimensionnelle. Toutefois, ce procédé atteint progressivement ses limites physiques et il est difficile d’imaginer qu’une puce pourrait être gravée sur moins de 2 nanomètres avec cette technique. Au lieu d’utiliser cette méthode de fabrication, les chercheurs se sont tournés vers les matériaux bidimensionnels. Le graphène en est un, probablement le plus connu, mais celui qui a été exploité est le bismuth.

Ils ont essayé de concevoir des transistors en deux dimensions, au lieu de trois, l’aide d’une “feuille” très fine, d’une électrode composée de bismuth semi-métallique et d’une machine de lithogravure à hélium ionisé. Les chercheurs affirment que ce processus conserve les mêmes performances et le même comportement qu’un transistor classique composé de silicium. Pour eux, les transistors monocouches (ou bidimensionnels) sont tout aussi efficaces que ceux tridimensionnels, ce qui pourrait amener à réduire la taille de la gravure.

Néanmoins, Cong Su, du département des sciences et de l’ingénierie nucléaire du MIT, a bien affirmé dans ses propos qu’aucune puce en 1 nanomètre n’a été produite:

“De nombreuses publications et couvertures médias affirment que ce travail est une percée pour la gravure en 1nm. Bien que nous soyons d’accord que cela résout un problème majeur pour la création de transistors monocouches, nous n’avons pas fabriqué pour cette publication de composant […] qui réponde au standard 1 nm.”

Même si cette étude est le premier pas vers une gravure en un nanomètre, le chemin reste encore long pour y parvenir.


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