La DARPA, l’agence américaine en charge des développements technologiques à destination de l’armée, a lancé une initiative dotée d’un grand budget (un milliard et demi de dollars américains, répartis sur cinq ans), ERI (electronics resurgence initiative), dont l’objectif est de “relancer” la loi de Moore : les progrès actuels dans les processus de fabrication ne sont plus assez rapides. Une branche de cette initiative concerne la communication entre pucettes dans une même puce, un Ethernet à l’échelle d’un processeur. Cette piste mène à un certain bouleversement dans la production de semi-conducteurs, car il faudrait associer plusieurs pucettes sur un interposeur — des techniques assez récentes et pas forcément bien maîtrisées, surtout au niveau des coûts.
Un autre axe de recherche se distingue : MonolithIC 3D (revolutionizing computing systems through dense and fine-grained monolithic 3D integration), avec le plus gros budget du programme de recherche (plus de soixante millions de dollars, quand les autres culminent à une vingtaine). L’objectif est de réutiliser les processus de fabrication ancestraux (d’abord le 90 nm, qui date de 2004, avec des processeurs comme les Pentium 4 ou le CELL de la PlayStation 3), avec une intégration monolithique — cette technique pourrait même être compétitive par rapport aux processus à la pointe de la technologie actuelle !
Le projet est parti sur une technologie qui permet de déposer des transistors et de la mémoire résistive créés à partir de nanotubes de carbone par-dessus une puce en silicium fabriquée selon les processus actuels. L’année dernière, ce procédé a permis de déposer deux millions de transistors et un million de cellules de RAM résistive sur une puce en silicium, les deux parties étant interconnectées.
SkyWater est une société qui participe au projet MonolithIC 3D. Ce qui est intéressant, c’est le niveau d’évolution de ses processus de fabrication : les usines utilisent toujours le 90 nm de 2004, avec des galettes de silicium de 200 mm de diamètre — tous les grands acteurs de l’industrie ont dépassé ce stade depuis une quinzaine d’années. Pourtant, les clients se bousculent toujours au portillon de SkyWater, puisque le procédé de fabrication est vraiment maîtrisé et très fiable — et que les coûts de fabrication des puces en faible volume ne sont pas trop élevés. C’est pourquoi la société a un grand nombre de clients gouvernementaux. D’un point de vue politique, SkyWater est aussi la dernière société américaine de fabrication de semi-conducteurs avec uniquement des fonds américains (sans compter, donc, les laboratoires de recherche). SkyWater a aussi une certaine expérience pour le mélange de semi-conducteurs (silicium) et de superconducteurs (nanotubes de carbone), puisqu’ils sont en production depuis une dizaine d’années.
Le projet de recherche rassemblera ainsi trois partenaires : le MIT pour le processus de fabrication, Stanford pour les outils de conception et SkyWater pour la fabrication proprement dite. Dans les trois années, ils devraient avoir un environnement complet prêt pour la production à grande échelle et la commercialisation. Cette production quelque peu exotique devrait offrir un bond en performance non négligeable, mais aussi assurer que SkyWater et d’autres petits producteurs de semi-conducteurs resteront dans la course pendant des dizaines d’années.
Source : The Foundry at the Heart of DARPA’s Plan to Let Old Fabs Beat New Ones.
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