Mai 2021  – Luc BARANGER

La loi de Moore n’a pas atteint ses limites. Une nouvelle architecture utilisant des nanoplaquettes Gate-All-Around (GAA) permet de faire tenir 50 milliards de transistors dans un espace à peu près de la taille d’un ongle. cette technologie des nanofeuilles d’IBM Research a ouvert la voie vers le nœud de 2 nanomètres (nm), produite sur une plaquette de 300 millimètres construite dans le centre de recherche sur les semi-conducteurs d’IBM Research à Albany près de New York.

Pourquoi le 2 nm est important

Le passage à l’échelle du transistor de nœud de puce de 2 nm équivaut à une amélioration des performances d’environ 45 pour cent par rapport aux puces de 7 nm d’aujourd’hui, en utilisant la même quantité d’énergie. Cela représente une économie d’énergie d’environ 75 %, pour un même niveau de performance. Ce type de combinaison puissance/performance est essentiel pour accélérer le développement et la mise à disposition de plates-formes informatiques avancées, cognitives, périphériques et autres, fournies via des environnements cloud hybrides, ainsi que des accélérateurs de chiffrement construits pour fonctionner avec des ordinateurs quantiques.

IBM Research continue d’explorer les options permettant de poursuivre la mise à l’échelle vers 1 nm et au-delà.

Il faudra encore plusieurs années pour que la fabrication de dispositifs à nœud de 2 nm soient vendues en série. Le premier processeur 7 nm commercialisé, basé sur la percée d’IBM Research en 2015, sera commercialisé d’ici la fin de 2021 dans le processeur IBM POWER10. À l’avenir, ce leadership en matière d’innovation dans le domaine des semi-conducteurs pourrait permettre aux fournisseurs de cloud computing et aux opérateurs des centres de données de réduire leurs consommation énergétique et leur empreinte carbone en utilisant moins de serveurs pour accomplir le même travail.

Quelques éléments techniques

Les chercheurs d’IBM ont développé pour la première fois des dispositifs à nanofeuilles d’une largeur de 15 à 70 nm en utilisant la lithographie à ultraviolets extrêmes (EUV) – qui produit des lignes plus petites que la lumière visible – au niveau du front-end-of-line (FEOL). Le FEOL est la première partie de la fabrication d’un circuit intégré, où les transistors et autres composants sont gravés dans un semi-conducteur. Le laboratoire d’IBM Research à Albany dispose de l’un des outils de lithographie EUV les plus avancés du secteur. La possibilité de contrôler plus précisément la largeur des nanofeuilles simplifie grandement la mise en œuvre de conceptions à faible consommation et à haute performance sur la même puce.

« En combinant ce nouveau procédé d’espaceur interne sec avec la plus petite isolation diélectrique de l’industrie, nous avons pu créer une longueur de grille de 12 nm, soit seulement deux douzaines d’atomes ».

Enfin, une autre avancée clé à souligner dans le premier transistor de 2 nm est le développement d’un nouveau dispositif à tension de seuil multiple (Multi-Vt) offrant des niveaux de fuite de trois ordres de grandeur. Cela permet aux fabricants de dispositifs de mieux choisir le niveau de performance requis par l’architecture de la puce sous-jacente.

Source : IBM Research Blog https://www.ibm.com/blogs/research/2021/05/2-nm-chip/