Vous l’aurez remarqué, lorsque l’on parle d’une nouvelle puce, que ce soit un processeur central ou qu'il s'agisse d’une puce graphique, on l'évoque souvent accompagnée d'une valeur. Par exemple pour un Core 2 Duo on parle de 65 nanomètres, soit un milliardième de mètre. C’est très petit, et cette petite taille correspond à la finesse du procédé de gravure utilisé pour créer le processeur. Cette taille indique la finesse utilisée pour faire notre « dessin » (rappelez vous du motif du maillot de bain). C’est un peu comparable à un pixel qui représente, sur votre écran, la taille minimale des points que l’on peut dessiner. En les assemblant les uns à côté des autres on crée ainsi des images. Pour le cas des processeurs, on va utiliser cette finesse de « grille» pour dessiner des transistors. Jusqu’ici, tout va bien.


Sauf que les gens qui travaillent dans l’industrie du semi conducteur se prennent pour des réducteurs de têtes. Ils veulent, sans cesse, diminuer la taille du « masque » de dessin. Parce qu’ils sont insatiables et qu’ils veulent pouvoir dessiner toujours plus de transistors. Plus le nombre de transistors est élevé et plus l’on peut rendre les processeurs « intelligents » dans leur fonctionnement. Pour vous donner un ordre d’idée, un 8086 (processeur Intel de 1978) utilisait 29 000 transistors. Pour un Core 2 Duo, on en trouve 291 millions.

Au nom de la loi…

Vous connaissez le sentiment. Une conversation un peu polémique entre amis et vous vous retenez de dire ce que vous pensez vraiment. Et puis d’un coup, presque sans le vouloir, cela sort. Avec la gêne qui va avec. Cela arrive aussi lorsque l’on écrit des articles. Sur le web ce n’est pas trop grave, on peut éditer mais dans la presse papier les écrits restent. Alors quand un membre d’Intel, Gordon Moore, écrit en 1965 dans « Electronics Magazine » que l’évolution de la complexité des puces allait suivre au fil des années un rythme constant, cela marque les esprits. A partir de là, on trouve à peu près une cinquantaine d’explications et de formulations différentes qui veulent un peu dire tout et son contraire. Aujourd’hui le site web d’Intel nous dit qu’il voulait dire par là que le nombre de transistors que l’on peut placer dans un processeur double tous les deux ans.

Au fil du temps, l’observation de Gordon s’est avérée assez exacte au point qu’on la considère comme une loi. Peut être aussi parce que le dit Gordon est un des co-fondateurs d’Intel et qu’il serait mal vu de le faire mentir. Alors depuis 40 ans, les petits gars d’Intel font tout pour que la loi reste vraie. C'est pour eux un moteur qui fait avancer constamment l'industrie. Mais si l’on ne diminue pas la taille des transistors, on va se retrouver avec des puces énormes qui seront livrées avec leur centrale nucléaire de poche pour les alimenter. Alors la meilleure solution qu’ils aient trouvée est de proposer tous les deux ans une évolution dans la finesse de gravure. Récemment on aura vu les 0.13 microns, puis les 90 et 65 nanomètres. Aujourd’hui, on commence à parler du 45 nanomètres puisqu'Intel compte mettre cette technologie en production en 2007. Pour AMD et IBM, ce sera pour 2008.

Intel : 90, 65 et 45 nanomètres

Bien entendu, les équipements pour créer les processeurs, les machines de photolithographie (qu’on appelle scanners) ont un coût très élevé. Du coup on essaye de les rentabiliser en essayant de les garder sur plusieurs générations. Chez Intel, ils utilisent depuis la technologie en 90 nanomètres des scanners de lithographie « sèche» de chez Nikon (le même Nikon que les appareils photos, oui) qui utilisent des lumières d’une longueur d’onde de 193 nanomètres. On peut conserver un scanner pour plusieurs finesses de gravure en l’adaptant (imaginez que l’on change les lentilles par exemple). Pour le 65 nanomètres, Intel a utilisé la même technologie de lithographie à sec que pour le 90 nanmoètre. Pour le 45 nanomètres, ce sera également le cas. Globalement, la tendance est que l’on essaye de garder au maximum des longueurs d’onde (193 nanomètres ici) de lumière les plus grandes possibles en travaillant sur des moyens de « focaliser » toujours mieux la lumière pour obtenir des finesses de gravures plus petites.

AMD et IBM, une grande histoire d’amour

Si Intel se la joue solo dans ses développements, AMD a passé un accord avec IBM pour un partage des technologies liées à la photolithographie. Le partenariat a démarré lorsque les petits gars d’AMD ont voulu se lancer dans la technologie des SOI (Silicon On Insulator, nous y reviendrons). Depuis, le partenariat a été étendu sur un tas d’autres domaines et les deux firmes comptent travailler ensemble jusqu’en 2011 et l’arrivée des générations de procédés à 32 et 22 nanomètres. Du côté des partenaires, AMD travaille avec ASML et a utilisé leurs scanners à photolithographie « sèche ». Par contre, ils vont changer leurs équipements pour le 45 nanomètres.

Photolithographie sèche ?

Vous nous voyez parler de photolithographie sèche depuis un moment mais qu'est-ce donc ? Il s’agit du procédé « normal » qui consiste à utiliser des jeux de lentilles pour focaliser et réduire la lumière. Depuis quelques années cependant, on parle d’une nouvelle technologie assez prometteuse baptisée photolithographie à immersion. On garde toujours les lentilles mais l’on place la galette sur laquelle on veut graver nos processeurs (le wafer) sous un bain de liquide. Ce liquide dispose d’un indice de réfraction supérieur à 1. En clair ? Si l’on regarde notre bac d’en haut, on aura l’impression que notre Wafer est plus grand qu’il ne l’est réellement. Le liquide agit comme une lentille supplémentaire qui permet de « focaliser » toujours plus les rayons de lumière. En utilisant le principe de l’immersion, on est donc capable d’atteindre des finesses de gravure toujours plus basses. AMD sera le premier à déployer des technologies de ce type pour des processeurs grand publics. Toute nouvelle technologie présente bien entendu un risque de retard, mais AMD et IBM sont assez confiants sur la fiabilité du procédé. Intel compte de son côté également déployer cette technologie avec le 45nm, mais uniquement dans un second temps.