Les processeurs, les “ cerveaux ” de nos micro-ordinateurs, contiennent des milliards de transistors. Ceux-ci sont en fait gravés sur une très fine tranche de matériau semi-conducteur. Le plus utilisé commercialement est le silicium du fait de ses bonnes propriétés et de son abondance naturelle, mais d’autres éléments, tels que le germanium ou le carbure de silicium, sont parfois mis en œuvre.Les semi-conducteurs sont des éléments qui possèdent une conductivité électrique intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants et peuvent être “ dopés ” pour contrôler et modifier cette conductivité. Cette propriété est à la base du fonctionnement des composants de l’électronique moderne : diodes, transistors, etc.
Au millimètre près…
Les disques de silicium, appelés wafers (galette, en français) et utilisés pour la fabrication des micro-processeurs, ont une taille qui varie de 25 à 300 mm de diamètre pour seulement 0,7 mm d’épaisseur. Grâce à des techniques telles que la photolithographie, ils vont servir de support à la fabrication de circuits intégrés et de transistors. La gravure consiste à retirer une ou plusieurs couches de matériaux à la surface du wafer. C’est une étape critique, car chaque wafer va subir de nombreuses gravures consécutives pour atteindre le nombre de transistors définis. A chaque étape, une partie du disque de silicium est protégée de la gravure par une couche de résine photosensible. Cette dernière est ensuite exposée à un rayonnement lumineux à travers un masque, qui représente le motif à graver (transistors) sur le substrat (wafer de silicium). Sous l’effet des rayonnements, la nature chimique de la résine change : elle devient soluble (résine dite positive) ou insoluble (résine dite négative) dans un liquide baptisé “ développeur ”. Celui-ci va dissoudre uniquement les parties qui ont été exposées, laissant le wafer sans protection et prêt à être gravé. La gravure va éliminer la couche du substrat dans toutes les régions non recouvertes de résine, les motifs du masque seront alors reproduits sur la couche inférieure. Le rayonnement lumineux est produit par une lampe à mercure qui diffuse des ultraviolets dont la longueur d’ondes s’exprime en nanomètres. Cette longueur d’ondes est corrélée à la finesse de gravure. (jusqu’à 45 nanomètres pour les ultraviolets et moins encore grâce aux rayons X). Ainsi, un processeur gravé en 32 nm aura des transistors qui mesurent 32 nanomètres.Lors d’un changement de finesse de gravure, le fondeur pourra décider de concevoir des processeurs qui chauffent moins (des transistors plus espacés) ou qui sont plus performants (multiplication des transistors au millimètre carré). Autre choix plus industriel et plus économique : diminuer drastiquement la taille de la puce pour fabriquer plus de processeurs par wafer.
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