5. Limites de l'intégration
Les limites à l'intégration ont pour origine la conjonction de plusieurs facteurs. Certains sont physiques, d'autres sont d'ordre économique.
• Les limites physiques de l'intégration
Elles sont essentiellement liées à la réduction des dimensions des composants élémentaires.
– La longueur d'onde de la lumière (ultraviolet) servant à insoler les masques en photolithographie doit diminuer lorsqu'on réduit la taille du plus petit élément pouvant être dessiné. Depuis 2002, une longueur d'onde de 193 nm est employée pour les technologies 0,09 μm et 0,05 μm. Utiliser une longueur d'onde supérieure à la plus petite dimension pouvant être gravée requiert l'emploi de techniques fort complexes. Théoriquement, la longueur d'onde peut être au maximum deux fois plus grande que la taille minimale de ce que l'on cherche à insoler. La diminution de la longueur d'onde impose l'usage de nouveaux matériaux, à la fois pour focaliser une telle lumière et pour servir de masques permettant de la stopper.
– L'épaisseur de l'isolant de la grille du transistor ne peut diminuer en deçà de 2 nm (épaisseur correspondant à l'empilement de moins de 10 atomes). En effet, si l'isolant est trop fin, il ne joue plus son rôle et, à cause de l'effet tunnel, des courants de fuite très importants apparaissent : de très grandes quantités d'électrons franchissent alors une barrière de potentiel et le transistor n'est plus fonctionnel.
– La longueur de canal du transistor ne peut décroître en dessous d'une certaine limite (de l'ordre d'une dizaine de nanomètres) sous laquelle l'effet tunnel se produit entre les bornes du transistor (source et drain), créant d'importants courants de fuite. Cette limite est imposée en choisissant un rapport 1 000 entre le courant de fuite et le courant de fonctionnement. Le bruit thermique, en noyant les électrons du signal dans les déplacements d'électrons liés aux mouvements erratiques dus à la température du matériau, intervient également. Cependant, l'effet de ce bruit est plus théoriq […]
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