Jusqu'où iront les semi-conducteurs dans la course effrénée à l'infiniment petit? IBM annonce aujourd'hui avoir créé la première puce au monde gravée en 2 nanomètres, pouvant contenir 20 milliards de transistors sur un processeur de la taille d'un ongle.
Selon la firme américaine, cette puce pourra soit améliorer les performances de 45% en utilisant la même quantité d'énergie, soit réduire de 75% l'énergie utilisée par rapport aux puces gravées en 7 nm. «Cela pourrait quadrupler la durée de vie des batteries de téléphone, qui n'auraient besoin que d'une seule recharge tous les quatre jours», affirme le fabricant américain.
La puce va aussi démultiplier les performances des appareils, par exemple pour la traduction instantanée ou la détection en temps réel des véhicules autonomes. Sa consommation réduite pourrait en outre bénéficier aux énormes datacenters, qui engloutissent déjà 1% de la consommation électrique mondiale.
La génération de puces la plus avancée, comme celle de l'iPhone 12 d'Apple ou des Galaxy S21 de Samsung, s'appuie sur des puces gravées en 5 nanomètres fabriquées uniquement pas deux fondeurs: le sud-coréen Samsung et le taïwanais TSMC, rappelle L'Usine nouvelle.
Nano-millefeuille
«L'annonce d'IBM est donc clairement le message qu'elle est encore capable d'innover dans les puces», met en avant Peter Rudden, directeur de recherche au cabinet IDC. N'étant pas elle-même un fabricant, IBM concédera cependant la licence à Samsung, qui l'intégrera aux prochaines générations de son processeur Power dès 2024.
Pour parvenir à une telle performance, IBM s'est appuyée sur une nouvelle technologie en rupture avec la structure FinFet («Fin Field Effect Transistor», ou transistor à effet de champ à ailette) actuellement en vigueur.
Pour faire simple, le FinFet est basé sur une disposition horizontale où les éléments sont empilés sur le substrat. Or, avec cette configuration, on a un effet capacitif (une sorte de courant parasite) lorsqu'on rapproche trop les canaux entre eux.
La nouvelle puce d'IBM repose quant à elle sur une structure en nano-feuilles empilées les unes sur les autres, offrant ainsi une souplesse de personnalisation et un grand choix de paramétrages possibles –une option très recherchée par les acteurs, très divers, du secteur de l'électronique.
La course à la performance est cependant loin d'être atteinte. TSMC a annoncé en novembre 2020 des puces de 2 nanomètres fonctionnant aux ultraviolets extrêmes (EUV) et permettant d'intégrer plusieurs circuits par porte.
Le Lawrence Berkeley National Laboratory planche depuis plusieurs années sur un transistor gravé en 1 nm, conçu à partir d'une combinaison de disulfure de molybdène et de nanotubes de carbone, en remplacement du bon vieux silicium.
Contrairement à ce qu'affirment régulièrement certains, la loi de Moore, qui stipule que le nombre de transistors des microprocesseurs sur une puce double tous les deux ans, n'est donc toujours pas morte.
