IBM ouvre la voie vers la gravure à 32 nanomètres

Moins de 30 nanomètres (nm). 29,9 précisément. C’est le record de finesse de gravure des circuits électroniques que vient d’atteindre IBM selon une nouvelle technologie. Soit moins de 30 milliardième de mètres. A titre de comparaison, Intel vient seulement d’aborder la gravure en 65 nm avec ses nouveaux processeurs Core Duo (voir édition du 2 janvier 2006).

Non content de battre des records, IBM entend révolutionner les procédés d’impression sur silicium et dépasser les limites actuelles des technologies de gravure par lithographie optique (ou photolithographie). Pour cela, IBM associe la technologie traditionnelle DUV (deep-ultraviolet) avec Nemo, une variante de lithographie par « immersion à index fort » (high-index immersion) que le constructeur a présenté à l’occasion de la conférence SPIE Microlithography 2006, qui se tient du 19 au 24 février à San Jose (Californie).

Pour mémoire, la technologie DUV consiste, schématiquement, à projeter un rayon laser sur une couche de silicium en passant au travers d’une grille au dessin complexe (qui fait en quelque sorte office de pochoir). Un procédé chimique fixe ensuite définitivement les circuits de la puce. La production globale d’un processeur nécessite de répéter l’opération plusieurs dizaines de fois.

La limite des 32 nanomètres

Au fil des ans, la recherche de réduction des composants a obligé les constructeurs à adapter la partie optique des outils de production (laser aux longueurs d’ondes de plus en plus courtes, lentilles optiques toujours plus grosses etc.). Plus récemment, l’industrie a choisie d’exploiter les qualités réfractives de l’eau purifiée pour affiner toujours plus le diamètre du rayon laser. D’où son nom de « lithographie immersive ».

Mais l’industrie semble avoir des difficultés à adapter la phase optique du procédé de gravure pour passer sous la barre des 45 nm, voire des 65 nm. Certains, comme Intel, s’orientent vers l’usage des rayons X « doux » à travers une technologie baptisée EUV (extreme ultraviolet) avec laquelle le fondeur de Santa Clara espère atteindre les 22 nm. Cependant rien ne prouve, aujourd’hui, que le procédé fonctionnera et, de plus, il s’avèrera onéreux puisque cela impose notamment la construction d’une nouvelle usine pour l’exploiter.

Avec Nemo, IBM promet des économies puisque sa technologie peut s’adapter aux machines de production actuelles (baptisée « 193 nano » en référence à la longueur d’onde utilisée pour le laser) et prolonger leur exploitation « d’au moins sept ans », selon le Dr. Robert D. Allen, responsable du département lithographie au centre de recherche d’Almaden. Nemo est en fait un dispositif de test des outils de production optique qui consiste « simplement » à utiliser deux faisceaux laser qui viennent alternativement frapper la pièce de silicium selon un rythme et un ordre défini. Il en résulte, selon IBM, une plus grande finesse de gravure.

Idéal pour tester

« Nemo est idéal pour rechercher, tester et optimiser les différents fluides et résines photosensibles qui pourront être utilisés dans les futurs systèmes DUV pour créer des éléments si fins », explique IBM dans son communiqué.

Il reste donc à développer de nouveaux matériaux optiques pour les adapter aux machines de production actuelles. Selon Mark Slezak, directeur technique de JSR Micro, une entreprise spécialisée dans les matériaux électroniques, cette adaptation tracerait la voie vers la gravure à 45 et 32 nm sans nécessiter d’investissements démentiels.

Si IBM devrait en toute logique adapter sa solution à ses propres chaînes de production pour ses processeurs Power, notamment, rien ne permet d’affirmer qu’Intel et AMD seront intéressés par la solution. Du moins, à court terme.