Le matériel testé pourrait conduire à des téléphones plus puissants avec une durée de vie de la batterie plus longue

parFlorian publié le

C’est la plus grande question dans l’industrie électronique aujourd’hui. Comment l’industrie des puces peut-elle continuer la loi de Moore? Ce dernier est l’observation faite par le cofondateur d’Intel et ancien PDG, Gordon Moore, selon laquelle le nombre de transistors dans un circuit intégré dense double tous les deux ans. L’observation originale, faite au milieu des années 60, prévoyait à l’origine que le nombre de transistors doublait chaque année. La «loi» est importante car plus la densité de transistors d’une puce est élevée (nombre de transistors qui tiennent dans un mm carré), plus une puce est puissante et économe en énergie.

Une équipe de recherche découvre un nouveau matériau qui pourrait maintenir la loi de Moore en vie

Voici un exemple. Le chipset Apple A13 Bionic a été fabriqué en 2019 par TSMC en utilisant le nœud de processus 7 nm de la fonderie. Avec une densité de transistors de près de 90 millions par mm carré, l’A13 Bionic, alimentant la série iPhone 11, contenait 8,5 milliards de transistors. L’A14 Bionic a été fabriqué en 2020 par TSMC en utilisant son nœud de processus 5 nm. Cette puce contient 134 millions de transistors dans un mm carré offrant un nombre de transistors de 11,8 milliards de transistors. L’année prochaine, TSMC devrait commencer à produire des circuits intégrés 3 nm et Samsung et lui-même ont des cartes routières réduisant la production à 2 nm.

Mais que se passera-t-il après 2 nm et au-delà? De nombreux analystes disent que la loi de Moore est morte même si cette déclaration a déjà été faite et que la nouvelle technologie a ouvert la voie à sa poursuite. Dans un rapport publié par Nature Materials (via Phys.org), les chercheurs affirment qu’ils étudient une nouvelle classe de matériaux capables de garder les puces au frais même lorsqu’elles deviennent plus petites. La gestion de la chaleur créée en mettant plus de circuits sur une puce plus petite est l’un des problèmes auxquels sont confrontés les concepteurs et les fabricants de puces. C’est un problème majeur car non seulement le nombre de circuits augmente, mais la taille de la puce diminue et les transistors se rapprochent les uns des autres. Cela rend plus difficile l’évacuation de la chaleur pour éviter que les circuits ne soient endommagés.

L’isolation utilisée dans les puces éloigne le courant des circuits; cet isolant est appelé «diélectrique à faible k». Phys. org les appelle « le héros silencieux qui rend toute l’électronique possible » en faisant les choses nécessaires pour empêcher l’érosion du signal et les interférences. Les chercheurs travaillant sur le nouveau matériau sont Patrick E. Hopkins, professeur au Département de génie mécanique et aérospatial de l’Université de Virginie, et Will Dichtel, professeur au Département de chimie de l’Université Northwestern. Hopkins déclare: «Les scientifiques sont à la recherche d’un matériau diélectrique à faible k qui peut gérer les problèmes de transfert de chaleur et d’espace inhérents à des échelles beaucoup plus petites. Bien que nous ayons parcouru un long chemin, de nouvelles percées ne se produiront tout simplement pas à moins que nous Pour ce projet, nous avons utilisé la recherche et les principes de plusieurs domaines – génie mécanique, chimie, science des matériaux, génie électrique – pour résoudre un problème vraiment difficile qu’aucun de nous ne pourrait résoudre seul. « 

Expliquant ce que l’équipe fait pour rendre les puces plus petites possibles, Dichtel a déclaré: «Nous prenons des feuilles de polymère qui ne font qu’un atome d’épaisseur – nous appelons cela 2-D – et contrôlons leurs propriétés en superposant les feuilles dans une architecture spécifique. Nos efforts pour améliorer les méthodes de production de films polymères 2D de haute qualité ont permis ce travail collaboratif. L’équipe applique cette nouvelle classe de matériaux pour essayer de répondre aux exigences de miniaturisation des transistors sur une puce dense. l’industrie des semi-conducteurs, l’industrie qui fabrique des puces. Le matériau a à la fois une faible conductivité électrique, ou «low-k», et une capacité de transfert de chaleur élevée. « 

La feuille de route internationale pour les semi-conducteurs a cité la combinaison des propriétés mentionnées par Dichtel comme nécessaires pour la création de circuits intégrés de nouvelle génération. Et Austin Evans, étudiant au doctorat dans le laboratoire de Dichtel, a déclaré que «pour ce projet, nous nous concentrons sur les propriétés thermiques de cette nouvelle classe de matériaux, ce qui est fantastique, mais encore plus excitant, c’est que nous ne faisons qu’effleurer la surface. Développer de nouvelles classes de matériaux avec des combinaisons uniques de propriétés a un potentiel technologique incroyable.  » Et aider à prolonger la durée de vie de la loi de More semble être l’un d’entre eux.