La loi de Moore malmenée dans la 3e dimension

15 janvier 2020, 15:37
La loi de Moore malmenée dans la 3e dimension
La loi de Moore malmenée dans la 3e dimension
Tout le monde sait que la densité des transistors intégrés sur les puces d'ordinateur approche des limites imposées par la physique. Pour y échapper, de nouvelles pistes de recherche ont quitté l’univers en deux dimensions, dans l’idée d’empiler une deuxième couche de transistors sur la première. Des chercheurs de l’Université du Michigan pensent que ce processus éliminerait également le besoin d'une deuxième puce pour convertir les signaux de haute et de basse tension entre périphériques et noyaux.
 

Dura lex sed lex

La loi de Moore stipule que la densité des transistors double environ tous les deux ans. Comme les transistors intégrés sur le silicium ont rapetissé, leurs tensions de fonctionnement ont aussi diminué. De sorte que les tensions élevées sont devenues des dangers mortels pour les microtransistors. En conséquence de quoi les structures internes des CPU modernes ne sont pas directement compatibles avec les potentiels des périphériques. Une disposition en couches permettrait d'intégrer des transistors à différents niveaux, la deuxième couche de transistors supportant des tensions plus élevées que la première. Résultat : un gain de place qui se traduit par une puce plus compacte.
 
Pour la deuxième couche, les chercheurs utilisent un autre type de semi-conducteur, avec un oxyde de métal amorphe. Pour éviter d'endommager la couche inférieure de silicium, elle a été mouillée par une solution contenant du zinc et de l'étain. Une pellicule uniforme a été obtenue par centrifugation. Puis la puce a été séchée.
Cette opération a été répétée jusqu'à ce que l’épaisseur de la couche de zinc-étain atteigne environ 75 nm. Au cours d'un processus de séchage final, les métaux ont réagi avec l'oxygène de l'air, et le résultat a été une couche d'oxyde de zinc-étain. C’est cette couche qui a été utilisée pour fabriquer des transistors à couches minces susceptibles de tolérer des tensions plus élevées que le silicium sous-jacent.
 
Sous le microscope électronique, les semi-conducteurs à l'oxyde de zinc-étain forment cinq couches grises.
Photo : Youngbae Son & Rose Anderson, Peterson Lab / UM
Restait à établir la liaison entre les deux couches. Pour cela, des diodes verticales à couche mince et des transistors Schottky ont été implantés dans la couche d'oxyde de zinc-étain. Ces composants sont utilisés pour l'ajustement du niveau des deux couches. Serait-ce ce procédé qui fera mentir la loi de Moore sur la progression de la densité d’intégration des puces ?
 
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