Améliorer les performances de processeurs toujours plus petits

AMD et IBM vont utiliser une nouvelle méthode de lithographie et un nouveau matériau pour accroître le nombre de transistors dans les processeurs.

Loi de Moore oblige, les processeurs sont de plus en plus denses. Graver plus fin est donc inévitable. Même si la tâche s'avère de plus en plus complexe à mesure que l'échelle se réduit. AMD et IBM, dont le partenariat est prolongé jusqu'en 2011, ont déjà amélioré les performances des processeurs en travaillant avec des ' wafers ' SOI (Silicon on Insulator), et aujourd'hui SSOI (strained SOI, le SOI contraint). Ces techniques figurent désormais en standard dans leurs processus de fabrication.

AMD, IBM et Intel en lice

D'autres sauts technologiques sont néanmoins nécessaires. Notamment en matière de règles de design. Des travaux récents d'AMD et d'IBM portent sur la lithographie en immersion et sur de nouveaux matériaux diélectriques. Ces techniques devraient améliorer la qualité des processeurs, gravés en 45 nm, en 35 nm, voire en 22 nm pour les futures générations. Elles devraient être industrialisées d'ici à 2008, et intégrées notamment aux procédés de l'usine Fab 36 d'AMD à Dresde (Allemagne).Les deux partenaires ne sont pas seuls dans la course. Un consortium consacré à la lithographie en immersion, regroupant plus de trente sociétés, fabricants de circuits, fournisseurs de semiconducteurs, et éditeurs de logiciels spécialisés, a créé le laboratoire Imec (Institut belge de recherche en microélectronique) à Louvain. Intel fait partie de l'association, mais ne semble ne pas avoir choisi ce procédé pour ses prochaines générations de processeurs. La lithographie extrême ultraviolet est une des autres alternatives envisagées.

Graver plus fin et mieux isoler

1. La lithographie par immersion pour du dessin de haute précision
La lithographie par immersion va remplacer les techniques de lithographie utilisées aujourd'hui. Ici, le ' wafer ' (galette de silicium sur laquelle sont gravés les processeurs) trempe dans un liquide transparent. Ce dernier remplit les espaces entre la lentille optique de projection utilisée dans le système de fabrication et la tranche de silicium. Le liquide agit comme une lentille grossissante : il augmente la profondeur du foyer (ouvertures numériques supérieures à 1). La résolution, et donc la précision sont accrues. Il est ainsi possible de dessiner le processeur de manière plus fiable, même à une échelle aussi fine que 45 nanomètres. Les avantages sont doubles : une gravure plus précise réduit la quantité de déchets ; elle nécessite aussi peu de changements sur les outils de lithographie utilisés aujourd'hui en production.

2. Le diélectrique ' ultra-low k ' pour un meilleur transport des électrons
Un microprocesseur est composé essentiellement de transistors, reliés entre eux par des interconnexions en cuivre. Pour éviter des fuites de courant, on isolait jusque-là les interconnexions avec du SiO2. Plus les fondeurs miniaturisent ces composants, plus ces interconnexions sont rapprochées et se parasitent. IBM et AMD ont choisi un nouvel isolant plus efficace : un matériau diélectrique appelé ' ultra-low k ', qui a l'avantage de peu perturber les champs électromagnétiques. Le transport des électrons s'en trouve ainsi amélioré, et l'énergie consommée mieux maîtrisée. Une manne pour AMD, puisque le rapport performances/consommation est l'un de ses points forts.