{"id":32045,"date":"2022-01-25T12:51:47","date_gmt":"2022-01-25T11:51:47","guid":{"rendered":"https:\/\/antilla-martinique.com\/?p=32045"},"modified":"2022-01-25T12:51:47","modified_gmt":"2022-01-25T11:51:47","slug":"ibm-et-samsung-lalliance-inedite-qui-repousse-les-limites-du-mur-quantique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/ibm-et-samsung-lalliance-inedite-qui-repousse-les-limites-du-mur-quantique\/","title":{"rendered":"IBM and Samsung: An Unprecedented Partnership That Pushes the Boundaries of the Quantum Wall"},"content":{"rendered":"

\u00e9crit par Etienne Henri<\/a> 11 janvier 2022<\/span><\/p>\n

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[Pour la micro\u00e9lectronique, la finesse de gravure est une course sans fin\u2026 Il faut dire qu\u2019augmenter le nombre de transistors sur une surface donn\u00e9e est la cl\u00e9 de la performance. Mais, malgr\u00e9 les progr\u00e8s formidables de ces derni\u00e8res ann\u00e9es, une \u00e9p\u00e9e de Damocl\u00e8s p\u00e8se sur tous les acteurs du semi-conducteur : le mur quantique. Nul ne sait aujourd\u2019hui o\u00f9 se trouve exactement cette barri\u00e8re infranchissable. Peu importe (pour le moment), IBM et Samsung s\u2019appr\u00eatent \u00e0 offrir au secteur un bond technologique plus qu\u2019appr\u00e9ciable\u2026]<\/span><\/p>\n

Depuis les d\u00e9buts de la micro\u00e9lectronique, les progr\u00e8s des processeurs et des m\u00e9moires sont intrins\u00e8quement li\u00e9s \u00e0 ceux de la finesse de gravure ma\u00eetris\u00e9e par les fondeurs de puces. Il n\u2019y a pas d\u2019autre alternative \u00e0 la multiplication du nombre de transistors. Et ce, qu\u2019il s\u2019agisse de calculer plus vite, d\u2019effectuer des op\u00e9rations plus complexes (traitement parall\u00e8le, intelligence artificielle<\/a>, simulations 3D) ou de stocker plus de donn\u00e9es dans un m\u00eame espace.<\/span><\/p>\n

Augmenter le nombre de transistors sur une surface donn\u00e9e est la cl\u00e9 de l\u2019am\u00e9lioration des performances<\/span><\/p>\n

Bref, ces briques \u00e9l\u00e9mentaires de l\u2019\u00e9lectronique sont la base de toutes les puces. Augmenter leur nombre sur une surface donn\u00e9e est donc la cl\u00e9 de l\u2019am\u00e9lioration des performances. C\u2019est pour cette raison que les fabricants sont dans une course sans fin vers le \u00ab\u00a0toujours plus petit\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

Mais, malgr\u00e9 les progr\u00e8s formidables de ces derni\u00e8res ann\u00e9es, une \u00e9p\u00e9e de Damocl\u00e8s p\u00e8se sur tous les acteurs du semi-conducteur<\/a>\u00a0: le mur quantique, la finesse en-dessous de laquelle il ne sera pas possible de graver sans que les semi-conducteurs ne perdent leurs propri\u00e9t\u00e9s.<\/span><\/p>\n

Nul ne sait aujourd\u2019hui o\u00f9 se trouve exactement cette barri\u00e8re infranchissable. Certains la voyaient aux alentours des 50 nm (cinquante millioni\u00e8mes de m\u00e8tre). Mais, les transistors de derni\u00e8re g\u00e9n\u00e9ration fonctionnent parfaitement avec des finesses de 5 nm\u2026 Sera-t-elle \u00e0 3 nm ? A 1 nm ? Finesse qui repr\u00e9sente l\u2019ordre de grandeur minimal d\u2019un transistor qui est, par nature, constitu\u00e9 de plusieurs atomes dont la taille n\u2019est pas discutable\u2026<\/span><\/p>\n

O\u00f9 que se situe ce plafond de verre, deux fondeurs ont d\u00e9j\u00e0 une piste pour offrir \u00e0 l\u2019industrie du semi-conducteur<\/a> un bond technologique suppl\u00e9mentaire. Lors de l\u2019IEDM, conf\u00e9rence internationale du semi-conducteur, IBM<\/a> et Samsung viennent d\u2019annoncer un partenariat pour d\u00e9velopper une m\u00e9thode qui permettra d\u2019augmenter, \u00e0 finesse \u00e9gale, la densit\u00e9 de transistors dans les puces. A la cl\u00e9\u00a0: une possible multiplication de 660\u00a0% des performances\u2026<\/span><\/p>\n

Comment augmenter la densit\u00e9 \u00e0 finesse constante\u00a0?\u00a0<\/span><\/p>\n

Actuellement, la plupart des transistors grav\u00e9s sont bas\u00e9s sur l\u2019architecture FET (field-effect transistor, transistors \u00e0 effet de champ), imprim\u00e9e dans le plan des galettes de silicium. Confront\u00e9s \u00e0 la stagnation de la densit\u00e9 de transistors dans les ann\u00e9es 2000, les fondeurs, Intel<\/a> en t\u00eate, innov\u00e8rent et commenc\u00e8rent \u00e0 envisager de fabriquer des transistors non plus planaires (comme s\u2019ils \u00e9taient dessin\u00e9s sur une feuille de papier) mais en volume.<\/span><\/p>\n

Dans les ann\u00e9es 2010, l\u2019architecture finFET (dite \u00ab\u00a0\u00e0 ailettes\u00a0\u00bb) a apport\u00e9 cette premi\u00e8re notion de volume aux transistors en imprimant ces derniers sur une grille dans laquelle les diff\u00e9rents \u00e9l\u00e9ments se chevauchent.<\/span><\/p>\n

\"Vue-microscopique-de-transistors-finFET.png\"<\/span><\/p>\n

Vue microscopique de transistors finFET, premier pas vers des transistors en 3D
\n(photo\u00a0: TechInsights\/eeNews)<\/span><\/p>\n

Le pari d\u2019IBM et Samsung est de fabriquer des transistors totalement verticaux<\/span><\/p>\n

Ce tour de passe-passe a permis \u00e0 l\u2019industrie d\u2019augmenter significativement la densit\u00e9 des puces \u00e9lectroniques \u00e0 finesse de gravure \u00e9gale.<\/span><\/p>\n

C\u2019est gr\u00e2ce aux finFET que nous avons aujourd\u2019hui des smartphones et ordinateurs aussi performants, autonomes et dot\u00e9s de m\u00e9moires si peu ch\u00e8res et si rapides.<\/span><\/p>\n

Intel a utilis\u00e9 cette architecture pour la premi\u00e8re fois en 2011 dans ses Core, et les puces d\u2019appareils mobiles l\u2019utilisent aujourd\u2019hui quasi-syst\u00e9matiquement. (Le fondeur TSMC pr\u00e9voit d\u2019ailleurs de continuer \u00e0 utiliser le finFET dans sa prochaine g\u00e9n\u00e9ration de gravure en 3\u00a0nm tant les r\u00e9sultats de cette architecture sont bons.)<\/span><\/p>\n

Pour faire le parall\u00e8le avec un secteur d\u2019activit\u00e9 qui manipule des dimensions qui nous sont plus famili\u00e8res, le finFET \u00e9tait aux transistors de la g\u00e9n\u00e9ration pr\u00e9c\u00e9dente ce que les maisons mitoyennes sont aux maisons individuelles\u00a0: un bon moyen d\u2019augmenter la densit\u00e9 avec une technique de construction et des mat\u00e9riaux identiques.<\/span><\/p>\n

Pour aller encore plus loin, IBM et Samsung pr\u00e9voient de passer \u00e0 l\u2019\u00e9tape suivante en passant de la maison\u2026 \u00e0 l\u2019immeuble.<\/span><\/p>\n

Vers des transistors verticaux<\/span><\/p>\n

Le pari d\u2019IBM et Samsung est de fabriquer des transistors totalement verticaux. Plut\u00f4t que des transistors planaires des ann\u00e9es 1980-2010 ou des transistors finFET des ann\u00e9es 2010-2020, les nouveaux transistors seraient dessin\u00e9s tout en hauteur.<\/span><\/p>\n

Maximiser l\u2019utilisation de la dimension verticale permettra de rel\u00e2cher les contraintes horizontales. Il sera ainsi possible, \u00e0 empreinte au sol \u00e9gale, de laisser plus de place pour les \u00ab\u00a0pattes\u00a0\u00bb des transistors et de laisser des espaces vides entre ceux-ci \u2013 les deux sujets les plus pr\u00e9occupants \u00e0 l\u2019approche du mur quantique.<\/span><\/p>\n

\"Schema-dun-transistor-VTFET.png\"<\/span><\/p>\n

Sch\u00e9ma d\u2019un transistor VTFET, dont la surface occup\u00e9e est minimis\u00e9e (cr\u00e9dit\u00a0: IBM)<\/span><\/p>\n

Tels les occupants d\u2019un gratte-ciel qui peuvent se d\u00e9placer d\u2019\u00e9tage en \u00e9tage en ascenseur pour travailler, se restaurer et se divertir plut\u00f4t que d\u2019avoir \u00e0 prendre leur voiture, les \u00e9lectrons d\u2019un transistor VTFET b\u00e9n\u00e9ficient de trajets r\u00e9duits. Plus besoin de se d\u00e9placer \u00ab\u00a0\u00e0 l\u2019horizontale\u00a0\u00bb. La circulation du courant \u00e9lectrique dans le transistor est verticale. La simplification du trajet du courant permet d\u2019augmenter la quantit\u00e9 d\u2019\u00e9nergie dans le transistor sans cr\u00e9er d\u2019\u00e9chauffement parasite.<\/span><\/p>\n

R\u00e9sultat des courses\u00a0: non seulement le transistor VTFET prend moins de place, mais il peut \u00eatre plus rapide ou plus \u00e9conome en \u00e9nergie toutes choses \u00e9gales par ailleurs.<\/span><\/p>\n

Un gros coup de boost \u00e0 venir pour la micro\u00e9lectronique<\/span><\/p>\n

Vous l\u2019avez compris, la future architecture VTFET repr\u00e9sente une r\u00e9organisation de la structure des transistors. Il ne s\u2019agit pas simplement de cr\u00e9er de nouvelles briques \u00e9l\u00e9mentaires similaires en tous points \u2013 \u00e0 part la taille \u2013 \u00e0 celles de la g\u00e9n\u00e9ration pr\u00e9c\u00e9dente mais de revoir leur structure en profondeur.<\/span><\/p>\n

La derni\u00e8re augmentation d\u2019un facteur 6 des performances des processeurs a pris pr\u00e8s de dix ans\u2026<\/span><\/p>\n

Bien s\u00fbr, il s\u2019agira d\u2019un fusil \u00e0 un coup. Le VTFET ne promet pas des d\u00e9cennies de progr\u00e8s. Par contre, quand il sera adopt\u00e9, il offrira un bond imm\u00e9diat en termes de performances. Il ne remet pas en question la notion de mur quantique mais il permet, \u00e0 finesse de gravure donn\u00e9e, d\u2019envisager de produire des puces bien plus efficaces.<\/span><\/p>\n

Pour le monde de la micro\u00e9lectronique, l\u2019annonce d\u2019IBM et Samsung<\/a> fait l\u2019effet d\u2019une bouff\u00e9e d\u2019air frais. Selon les deux fondeurs, passer du finFET au VTFET permettrait de r\u00e9duire la consommation \u00e9lectrique d\u2019une puce de 85\u00a0%. Et ce, \u00e0 performances \u00e9gales\u00a0! Ainsi, nos smartphones pourraient voir leur autonomie multipli\u00e9e par 6,5. Pour les usages plus gourmands en puissance de calcul, les processeurs pourraient, \u00e0 consommation identique, d\u00e9multiplier d\u2019autant leur capacit\u00e9 de traitement.<\/span><\/p>\n

Un tel bond de performances ferait des miracles pour l\u2019\u00e9lectronique embarqu\u00e9e et dans les data centers, qui sont toujours \u00e0 la recherche du meilleur rapport puissance watt.<\/span><\/p>\n

A l\u2019heure o\u00f9 la loi de Moore est de plus en plus difficile \u00e0 suivre pour les fabricants de puces, le saut technologique du VTFET permet d\u2019esp\u00e9rer des progr\u00e8s sans pr\u00e9c\u00e9dent. Il rel\u00e8ve presque du miracle\u00a0: la derni\u00e8re augmentation d\u2019un facteur 6 des performances des processeurs a pris pr\u00e8s de dix ans\u2026 Cette fois-ci, elle pourrait avoir lieu sur une seule g\u00e9n\u00e9ration de puces.<\/span><\/p>\n

Une bien belle revanche pour le concept de transistors verticaux qui avait \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour la premi\u00e8re fois dans les ann\u00e9es 1970 par Sony et Yamaha, avant de sombrer dans l\u2019oubli.<\/span><\/p>\n

\"amplificateurs-audio.png\"<\/span><\/p>\n

Avant l\u2019arriv\u00e9e des gravures modernes, c\u2019est au Japon qu\u2019\u00e9taient utilis\u00e9s les transistors verticaux dans les ann\u00e9es 1970, \u00e0 l\u2019\u00e9poque pour les amplificateurs audio (Cr\u00e9dit photo\u00a0: SolidStateAmps<\/a>)<\/span><\/p>\n

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IBM<\/a>MICRO\u00c9LECTRONIQUE<\/a>SAMSUNG<\/a>SEMI-CONDUCTEURS<\/a>VTFET<\/a><\/span><\/p>\n

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ETIENNE HENRI<\/a><\/span><\/p>\n

Etienne Henri est titulaire d’un dipl\u00f4me d’Ing\u00e9nieur des Mines. Il d\u00e9bute sa carri\u00e8re dans la recherche et d\u00e9veloppement pour l’industrie p\u00e9troli\u00e8re, puis l’\u00e9lectronique grand public. Aujourd’hui dirigeant d’entreprise dans le secteur high-tech, il analyse de l’int\u00e9rieur les opportunit\u00e9s d’investissement offertes par les entreprises innovantes et les grandes tendances du march\u00e9 des nouvelles technologies<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

\u00e9crit par Etienne Henri 11 janvier 2022 [Pour la micro\u00e9lectronique, la finesse de gravure est une course sans fin\u2026 Il faut dire qu\u2019augmenter le nombre de transistors sur une surface donn\u00e9e est la cl\u00e9 de la performance. Mais, malgr\u00e9 les progr\u00e8s formidables de ces derni\u00e8res ann\u00e9es, une \u00e9p\u00e9e de Damocl\u00e8s p\u00e8se sur tous les acteurs<\/p>","protected":false},"author":33,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_uf_show_specific_survey":0,"_uf_disable_surveys":false,"footnotes":"","rank_math_focus_keyword":"","rank_math_title":"","rank_math_description":"","rank_math_canonical_url":"","rank_math_robots":null,"rank_math_facebook_title":"","rank_math_facebook_description":"","rank_math_twitter_title":"","rank_math_twitter_description":""},"categories":[7],"tags":[],"class_list":["post-32045","post","type-post","status-publish","format-standard","category-entreprises"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/32045","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/33"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=32045"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/32045\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=32045"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=32045"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/antilla-martinique.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=32045"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}