La technologie transforme l'ingénierie des puces

La course au développement des semi-conducteurs s'intensifie. Face aux pénuries de main-d'œuvre, aux retards dans la chaîne d'approvisionnement et à la pénurie de matériaux, les fabricants de puces se précipitent pour développer des produits semi-conducteurs nouveaux et améliorés.

Entre 2019 et 2022, les coûts de fabrication ont augmenté de 7 % et les prix à l’importation de 5.7 %. Les technologies disruptives peuvent donner aux entreprises un moyen de faire face à la demande accrue et aux contraintes logistiques qui ont un impact sur leurs résultats.

4 technologies qui vont révolutionner l'ingénierie des semi-conducteurs

1. Le composite souple auto-cicatrisant et transformable

Des chercheurs de l'université Carnegie Mellon ont créé « Thubber », un nouveau matériau composite souple combinant des élastomères liquides avec des gouttelettes microscopiques d'alliage de gallium-indium. Il présente une conductivité électrique et thermique élevée, fonctionnant de -80°C à 200°C, similaire au caoutchouc de silicone liquide. Thubber génère une chaleur interne lorsqu'un courant électrique est appliqué, ce qui rend inutiles les sources de chaleur externes. Il peut également être façonné en films minces ultra-flexibles, surmontant les défis posés par la graisse thermique ou les plaques d'aluminium.

Un scanner nano-CT de « Thubber », montrant les microgouttelettes de métal liquide à l'intérieur du matériau en caoutchouc. Source : Université Carnegie Mellon

2. Nanotubes de carbone enveloppé de polymère semblable à un ruban

Des chercheurs de l'université Duke ont mis au point une méthode de fabrication de semi-conducteurs à base de carbone à partir de cylindres microscopiques d'atomes de carbone, plus résistants que l'acier et plus fins qu'un cheveu humain. Cette avancée permet de remédier aux limitations précédentes qui faisaient que ces cylindres ne pouvaient pas être éteints, ce qui entravait leurs applications électroniques. L'équipe a résolu ce problème en enroulant des polymères spéciaux autour de nanotubes métalliques, les transformant ainsi de conducteurs en semi-conducteurs.

3. Substrats en verre pour l'encapsulation des semi-conducteurs

Le verre est abordable, offre d'excellentes propriétés thermiques et des caractéristiques physiques proches de celles du silicium. Il conserve sa forme au fil du temps avec un minimum de déformation ou de dégradation, améliorant ainsi la durabilité et l'efficacité des appareils électroniques.

Les substrats en verre promettent des performances de signal supérieures à celles des substrats organiques actuels, ce qui favorise leur adoption croissante dans le conditionnement avancé des semi-conducteurs. Ils sont parfaitement adaptés aux applications émergentes qui nécessitent des interconnexions denses et hautes performances dans l'électronique de nouvelle génération.

4. Transistor à effet de champ ferroélectrique bidimensionnel

Les fabricants de puces électroniques se précipitent pour exploiter l’intelligence artificielle dans les micropuces, mais ils sont confrontés à des défis en raison de sa nature énergivore. L’émergence du transistor à effet de champ ferroélectrique bidimensionnel, utilisant de l’oxyde d’hafnium et du sulfure d’étain, offre des caractéristiques électriques prometteuses. Il fonctionne beaucoup plus rapidement que les synapses humaines, avec une consommation d’énergie minimale, ouvrant la voie à des réseaux neuromorphiques artificiels de très faible puissance et de haute précision à l’échelle nanométrique.