Des ingénieurs inventent une puce informatique en 3D

En 1965, Gordon Moore, cofondateur d’Intel a fait une observation : la puissance de calcul par dollar double approximativement tous les deux ans. Cette observation est devenue une loi, la loi de Moore. Cette dernière a permis, et permet encore aujourd’hui, aux producteurs de composantes informatiques de facilement prévoir l’avenir.

Gordon Moore explique cette baisse du coût de la puissance par une amélioration constante du procédé de fabrication des puces. En effet, tous les 18 mois le nombre de nanoconducteurs par puce double. Nous y parvenons en gravant des nanoconducteurs toujours plus petits. En 1971, les nanoconducteurs avaient une taille de 10 micromètres. Désormais, certains nanoconducteurs ont une taille de 5 nanomètres. Les constructeurs projettent par ailleurs de graver en 3 nanomètres d’ici 2021 et 2 nanomètres d’ici 2024.

Toutefois, la loi de Moore est basée sur une observation de données empiriques. Historiquement le nombre de nanoconducteurs par puce a doublé tous les 18 mois mais cela ne signifie pas que ce sera toujours le cas. D’ailleurs nous commençons déjà à voir ses limites. Aujourd’hui, il y a déjà des milliards de nanoconducteurs invisibles à l’œil humain sur nos puces. Si nous devions continuer à suivre la loi de Moore, en 2050 les nanoconducteurs seraient plus petits qu’un atome d’hydrogène. Évidemment cela est physiquement impossible, nous arrivons donc aux limites de la loi de Moore. Mais cela ne signifie pas la fin du progrès pour autant. Nous pourrons toujours obtenir plus de puissance en produisant des puces spécialisées pour des usages spécifiques ou en trouvant de nouveaux matériaux plus performants que le silicium actuellement utilisé. Les regards se tournent également vers le cloud computing et les ordinateurs quantiques.

Des ingénieurs de l’université du Michigan explorent une autre approche. Actuellement, les composantes interfaces permettant de faire fonctionner le trackpad ou l’écran sont séparés de la puce principale car ils utilisent un voltage plus élevé que ce que peuvent supporter les nanoconducteurs de la puce. En les séparant de la sorte, il est nécessaire d’utiliser une puce supplémentaire pour convertir le signal entre la puce et les composantes interface. Pour optimiser ce système les ingénieurs envisagent de placer une seconde couche de nanoconducteurs directement au-dessus de la puce. Une puce est traditionnellement en deux dimensions. Leur projet consiste à créer un circuit en trois dimensions. La seconde couche de nanoconducteurs est capable de supporter des voltages plus élevés. Elle peut donc palier au besoin d’une puce supplémentaire qui joue le rôle de convertisseur. Cela résulte en une solution plus compacte et plus polyvalente.

Évidemment si cela était aussi simple que d’empiler deux couches de silicium cela aurait été fait depuis longtemps. Les couches de silicium ne s’empilent pas, mais les chercheurs ont trouvé une autre solution. Ils ont utilisé des nanoconducteurs en oxyde de métal amorphe recouvert d’une couche de zinc et d’étain. Ils ont par la suite connecté les deux couches avec un transistor Schottky pour obtenir le résultat final. Ce projet nous montre que même si la loi de Moore arrive à son terme, il est toujours possible de trouver d’autres façons d’améliorer l’efficacité des puces.