Circuits intégrés

Principe de fabrication des différents éléments d'un circuit intégré. Que ce soit un transistor (a), une résistance (b) ou un condensateur (c), ces composants sont constitués de silicium dopé (impuretés « donneuses » d'électrons ou silicium dopé n ; impuretés « acceptrices... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Les nouveaux transistors envisagés pour l'ère de la nanoélectronique : le transistor à double grille et le transistor à grille enveloppante (surrounding gate). Le mouvement des électrons étant très confiné verticalement par rapport à celui des transistors classiques,... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Représentations symbolique et géométrique d'un transistor MOS. En a, représentation schématique utilisée pour représenter la fonction du circuit ; en b, vue physique du dessus, utilisée lors de la conception physique du circuit pour représenter l'agencement des transistors... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

En a, silicium de type N : l'électron supplémentaire, provenant ici de la substitution d'un atome de silicium (Si) par un atome d'arsenic (As), se déplace librement dans la structure du cristal ; en b, silicium de type P, le trou, c'est-à-dire le manque d'électron lié,... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

En a, représentation symbolique de la diode (V : tension aux bornes, I : courant circulant dans la diode) ; en b, caractéristiques du courant circulant entre l'anode et la cathode en fonction de la tension appliquée à la diode : lorsque la tension est positive, le courant... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

L'application d'une tension supérieure à la tension seuil sur la grille de transistor va créer une zone appelée canal, dans le substrat P entre les deux zones N, par lequel un flux d'électrons peut circuler dans les deux sens. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Le débit d'une ligne de fabrication est directement lié à la taille de la galette de silicium sur laquelle les circuits sont implantés. Celle-ci a augmenté d'un facteur 10 en un peu plus de quarante ans. Les valeurs indiquées sont absolues et correspondent aux tailles maximales... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Grâce aux avancées technologiques, la taille du canal du transistor diminue en moyenne d'un facteur 2 tous les quatre ans. C'est cette diminution qui permet d'intégrer de plus en plus de transistors sur une puce. Ces valeurs indiquées sont absolues et correspondent aux... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Le métal est utilisé pour connecter les différents composants sur le circuit intégré. L'évolution de la longueur des fils de métal (ordre de grandeur) reliant les transistors dans les circuits les plus complexes aux dates indiquées montre que les circuits sont de plus en... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Le nombre de portes logiques entre 2 registres n'est pas une grandeur technologique, mais une grandeur architecturale, c'est-à-dire choisie par la personne qui conçoit le circuit et non par celle qui le fabrique. La fréquence de fonctionnement des machines informatiques... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Évolution du prix par mètre carré d'une salle blanche depuis 1970. Ces salles blanches, pièces étanches aménagées pour éliminer le plus de poussières de l'air, sont nécessaires pour la production des composants électroniques. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Les mémoires dynamiques sont des éléments essentiels des ordinateurs. Chaque nouvelle génération de mémoire exige le développement d'un nouveau procédé de fabrication dont le coût (estimation) augmente fortement avec la densité d'intégration. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

En a, vue en coupe d'un transistor N. On remarque les zones d'oxyde qui isolent la grille du substrat, le métal du silicium et qui séparent les transistors entre eux. En b, le même transistor vu de dessus. C'est ainsi que le dessine le concepteur, en superposant des rectangles... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Diffusion de la résine sur toute la galette(a) ; sensibilisation aux UV à travers un masque posé sur la résine photosensible : les parties protégées de la lumière sont durcies, les autres (résine ayant subit le rayonnement UV) sont fragilisées (b) ; élimination des parties... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

1 : substrat P ; 2 : dépôt d'une couche d'oxyde sur le substrat P ; 3 : dépôt d'une couche de résine sur l'oxyde fin ; 4 : insolation des zones à doper à travers un masque posé sur la résine ; 5 : retrait de la résine sensibilisée et de l'oxyde sous la résine insolée ;... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

1 : substrat P avec des caissons N ; 2 : dépôt d'une couche d'oxyde mince ; 3 : dépôt de nitrure pour protéger l'oxyde ; 4 : dépôt d'une couche de résine ; 5 : masquage, insolation, gravure et nettoyage ; 6 : gravure très profonde du substrat non protégé par le nitrure... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

1 : dépôt d'une couche oxyde mince ; 2 : dépôt du polysilicium ; 3 : dépôt d'une couche de résine ; 4 : masquage, insolation, gravure et nettoyage pour ne laisser que le polysilicium nécessaire. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

1 : dépôt d'une couche de résine ; 2 : masquage, insolation, gravure et nettoyage afin de réduire le dopage aux seules zones non protégées ; 3 : dopage N ; 4 : nettoyage ; 5, 6, 7 et 8 sont similaires à 1, 2, 3 et 4 pour la création des zones actives des transistors P. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Cette étape d'oxydation épaisse permet d'isoler les transistors des couches de métal servant aux interconnexions. L'oxyde est poli de manière à obtenir une surface plane. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

1 : dépôt d'une couche de résine ; 2 : masquage et insolation de la résine ; 3 : gravure de l'oxyde ; 4 : nettoyage. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

1 : vaporisation de métal ; 2 : dépôt d'une couche de résine ; 3 : masquage, insolation, gravure du métal et nettoyage ; 4 : dépôt d'une épaisse couche d'oxyde, suivi d'un polissage. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Schéma des interconnexions métalliques d'un circuit intégré vers 2005. Établies sur onze niveaux de fils conducteurs à partir de 2005, celles-ci doivent permettre d'obtenir une fonctionnalité maximale. Ces liaisons sont hiérarchisées : au fur et à mesure qu'elles sont distantes... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Détail des interconnexions métalliques d'un circuit intégré. Cette complexité de la connectique tridimensionnelle à petite échelle donne au circuit toute sa fonctionnalité. 

Crédits : IBM

Le microprocesseur Pentium. 4, développé par la société américaine Intel (Integrated Electronics). Les premières versions, commercialisées en novembre 2000, étaient composées de 42 millions de transistors sur une surface d'une centaine de millimètres carrés. Ils opéraient... 

Crédits : Intel .

Graphique publié en 1965 par le physicien et chimiste américain Gordon Earle Moore, prévoyant la complexification des circuits intégrés. En ordonnée figure le nombre de composants par circuit intégré (échelle logarithmique). Cette prédiction de l'augmentation du nombre... 

Crédits : Electronics, 1965

Évolution des mémoires et des microprocesseurs, selon le roadmap, la feuille de route de l'industrie des semiconducteurs (2001). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Évolution attendue, à l'horizon 2014, des circuits intégrés imposée par une miniaturisation accrue. Celle-ci montre de nombreuses difficultés à partir de 2005 (constituant, selon les termes des industriels, le « mur de briques » ou red brick wall) pour atteindre les performances... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Ce tableau montre la surface de la puce de silicium, en technologie « ultime » (vers 2015), nécessaire pour satisfaire les besoins en mémoire et la puissance de calcul de certaines applications. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Évolutions des circuits : largeur lithographique des traits, nombre de bits par mémoire DRAM, nombre de transistors par microprocesseur, fréquence d'horloge. On constate que les performances sont bien meilleures que celles qui sont simplement prédites par la diminution... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Mobilité en cm²/V.s de quelques semiconducteurs. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Seuil d'absorption des semiconducteurs usuels. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Schéma de principe du transistor n-p-n 

Crédits : Encyclopædia Universalis France