Lors de la conférence VLSI 2026 sur les technologies et les microprocesseurs qui s’est tenue cette semaine à Hawaï, le centre de recherche sur les semi-conducteurs Imec (Belgique), le fabricant d’équipements de lithographie ASML (Pays-Bas) et le fabricant de puces TSMC (Taïwan) ont annoncé un processus de fabrication commercial pour les transistors utilisant des matériaux 2D.

Les trois principales entreprises ont annoncé avoir réussi à concevoir et à fabriquer des transistors auxiliaires nFET et pFET sur une même plaquette standard de 300 mm de diamètre, avec un espacement grille-électrode ultra-fin de 50 nm. C’est la première fois que des transistors auxiliaires 2D atteignent cette taille grâce à un procédé compatible avec les usines de fabrication de puces industrielles actuelles.

Selon Tom’s Hardware, depuis plus de 50 ans, l’industrie mondiale des semi-conducteurs fonctionne selon la loi de Moore, s’efforçant de miniaturiser les transistors pour en intégrer davantage dans les microprocesseurs, rendant ainsi les ordinateurs plus rapides, moins chers et plus économes en énergie. Cependant, le silicium, matériau de base des puces de processeurs modernes, atteint ses limites physiques. Lorsque les transistors deviennent trop petits, le courant commence à fuir à travers les barrières qui les séparent, ce qui entraîne un gaspillage d’énergie, la production de chaleur et une réduction des performances du dispositif. L’industrie des semi-conducteurs a jusqu’à présent repoussé cette limite grâce aux architectures FinFET ou GAA (Gate-All-Around), mais les experts s’accordent à dire qu’un nouveau matériau est nécessaire pour poursuivre la miniaturisation des puces.

Les matériaux 2D sont des candidats prometteurs. Contrairement aux matériaux 3D traditionnels, les matériaux 2D ne comportent que quelques couches atomiques d’épaisseur. Grâce à leur extrême finesse, ils permettent un contrôle bien plus précis du courant traversant les transistors, éliminant ainsi les fuites de puissance. Le principal défi, au fil des années, a été de transposer les matériaux 2D du laboratoire à l’environnement industriel. La création de quelques puces de test est très différente de la fabrication de milliards de transistors sur une grande plaquette avec un faible taux d’erreur.

La percée de l’alliance Imec, ASML et TSMC a résidé dans l’optimisation de ce procédé. En combinant la technologie de lithographie EUV d’ASML avec une architecture de transistor à couches minces inversée, ils ont réduit la longueur du canal à 28 nm. De ce fait, le pourcentage de transistors fonctionnant de manière stable a atteint 94 % sur l’ensemble de la plaquette de 300 mm.

Ce succès retentissant est également dû à la collaboration de trois acteurs majeurs de la chaîne d’approvisionnement mondiale des semi-conducteurs. Imec apporte une expertise pointue en recherche, ASML fournit des équipements de fabrication propriétaires et TSMC dispose des meilleures capacités de production à grande échelle actuellement disponibles.

L’implication d’ASML garantit que les nouveaux transistors 2D pourront être fabriqués à l’aide des machines de lithographie EUV existantes. Les grands fabricants de puces n’auront pas à démolir et reconstruire des méga-usines de plusieurs milliards de dollars pour suivre le rythme de cette nouvelle technologie. Par ailleurs, la présence de TSMC, fondeur de puces pour Apple, Nvidia, AMD et d’autres, confirme que cette technologie possède un énorme potentiel commercial, et non pas seulement théorique.

L’essor de l’intelligence artificielle entraîne une consommation électrique colossale des centres de données. Côté utilisateur, les fonctionnalités d’IA exécutées directement sur les appareils nécessitent également des puces puissantes et des batteries de grande capacité. Les transistors en matériaux 2D devraient être la solution à ce problème. Capables de fonctionner avec une efficacité élevée et une faible consommation d’énergie, ces transistors promettent de proposer des smartphones à l’autonomie exceptionnelle, des ordinateurs portables fins et légers sans ventilateur, et des supercalculateurs d’IA capables de traiter les données à une vitesse fulgurante.

Toutefois, la commercialisation des puces 2D est peu probable dans les prochaines années. Le processus d’optimisation des procédés jusqu’à la production de masse dans l’industrie des semi-conducteurs prend généralement plusieurs décennies. Les experts prévoient que les premières applications commerciales des puces en matériaux 2D apparaîtront dès les années 2030, d’abord dans des systèmes informatiques spécialisés à hautes performances, avant de se généraliser dans les appareils mobiles grand public.

( Selon vnexpress.net ).

Source : https://baodongthap.vn/asml-tsmc-va-imec-che-tao-thanh-cong-bong-ban-dan-vat-lieu-2d-a242337.html