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MICROÉLECTRONIQUE

La microélectronique et l'informatique n'en finissent pas de surprendre par leurs performances dans les domaines tant technique qu'économique. De nombreux secteurs d'activité ont été profondément modifiés par leurs impacts et de nouvelles avancées, qui révolutionneront les modes de vie des hommes, sont encore attendues. Inventé vers 1975 et commercialisé en masse à partir de 1980, le micro-ordinateur est produit, au début du xxie siècle, à quelque 200 millions d'exemplaires par an. La téléphonie mobile compte 600 millions de nouveaux appareils par an et l'accès à Internet est possible sur pratiquement toute la planète. Déjà première industrie mondiale en volume d'activité devant l'automobile depuis 1990, l'électronique connaît une croissance de 10 p. 100 par an depuis le début du xxie siècle, alors que les autres industries (à l'exception des biotechnologies) sont en faible progression, en stagnation, voire en légère récession, la croissance économique hors électronique se produisant essentiellement du côté des services. Cette croissance de l'industrie électronique a trois origines : une grande sophistication des produits existants, ce qui entraîne un renouvellement rapide des marchés (que l'on songe à l'évolution de la télévision passant du noir et blanc à la couleur, complété du magnétoscope, du caméscope, du vidéodisque) ; l'apparition incessante de nouveaux marchés (l'exemple le plus éclatant étant la téléphonie mobile, de loin le plus grand facteur de croissance du secteur des télécommunications avec Internet) ; enfin, la pénétration par l'électronique de bien d'autres secteurs d'activité tels que l'automobile, le bâtiment, etc.

À l'origine et au cœur de l'explosion de l'industrie électronique se situent bien sûr la microélectronique et la numérisation de l'information, des signaux et des images. La profondeur de la percée est telle que le prix Nobel 2000 de physique a récompensé, entre autres, l'Américain Jack Kilby pour l'invention du circuit intégré en 1958. Il est à noter que ce prix est fondé sur le brevet du circuit intégré et non pas, comme à l'habitude, sur des publications scientifiques. C'est un cas unique où le concept nouveau porte bien plus sur l'application que sur la création de nouvelles connaissances.

Face à cette prodigieuse percée d'un monde qui n'existait pratiquement pas au début des années 1960, on cherche à évaluer le progrès réalisé et à entrevoir ce que réserve l'avenir. Quels sont les fondements physiques et technologiques de cette révolution ? Comment décrire la performance actuelle ? Quels ont été les moyens qui ont permis d'y parvenir ? Où sont les limites de l'extrapolation « raisonnée » des réalisations actuelles ? Y-a-t-il des percées conceptuelles qui permettraient d'aller encore bien plus loin ?

Trois moteurs : le transistor, le circuit intégré et le microprocesseur

Le transistor, un interrupteur quasi parfait (1947-1960)

Microélectronique : transistor à effet de champ. - crédits : Encyclopædia Universalis France

Microélectronique : transistor à effet de champ.

L'idée d'interrupteur (relais électrique) solide commandé par une tension électrique appliquée remonte au début du xxe siècle, avec des brevets décrivant correctement le fonctionnement du transistor à effet de champ dès 1923 (fig. 1a). Cet effet « transistor », c'est-à-dire le contrôle d'un courant à travers un morceau de matériau semiconducteur par une tension appliquée sur une grille de commande, a cependant nécessité de longs travaux durant les années 1930 et 1940. Il a fallu maîtriser la purification des semiconducteurs, contrôler l'incorporation de dopants et, plus fondamentalement, mieux comprendre les barrières d'énergie qui existent au sein des semiconducteurs dopés de manière inhomogène ou bien aux interfaces métal-semiconducteur.[...]

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Écrit par

  • : directeur de recherche émérite au C.N.R.S., École polytechnique, Palaiseau, professeur au Materials Department de l'université de Californie à Santa Barbara

Classification

Pour citer cet article

Claude WEISBUCH. MICROÉLECTRONIQUE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Article mis en ligne le et modifié le 10/02/2009

Médias

Microélectronique : transistor à effet de champ. - crédits : Encyclopædia Universalis France

Microélectronique : transistor à effet de champ.

Microélectronique : connectique - crédits : IBM

Microélectronique : connectique

Microprocesseur : le Pentium. 4 - crédits : Intel .

Microprocesseur : le Pentium. 4

Autres références

  • AUTOMATISATION

    • Écrit par
    • 11 882 mots
    • 12 médias
    Cette densité ne cesse de croître avec les progrès des moyens de production de la microélectronique. On peut ainsi disposer, sur une seule pastille de silicium, de registres de mémoire d'une capacité considérable, de sorte que des variables numériques codées en mots de 8 ou 16 bits et même 32 bits...
  • CIRCUITS INTÉGRÉS

    • Écrit par et
    • 8 993 mots
    • 20 médias

    Les circuits intégrés monolithiques (encore appelés puces, traduction de l'anglais chips) constituent l'approche la plus sophistiquée de la microélectronique. Leur origine technologique remonte à 1958, et leur importance économique et industrielle est devenue considérable. La miniaturisation...

  • COMMERCIALISATION DU PREMIER MICROPROCESSEUR

    • Écrit par et
    • 464 mots
    • 1 média

    À la fin des années 1960, Marcian Hoff (surnommé Ted Hoff), un jeune ingénieur de la société américaine Intel (Integrated Electronics), propose le concept du microcalculateur (le terme microprocesseur apparaissant plus tardivement) pour répondre à une commande de la société japonaise Busicom,...

  • IMAGERIE TÉRAHERTZ

    • Écrit par
    • 1 427 mots
    • 1 média
    Le développement de sources puissantes et compactes n’a vraiment commencé qu’avec l’éclosion de la microélectronique et des nanotechnologies à la fin du xxe siècle. Les lasers à cascade quantique, mis au point en 1994 aux laboratoires Bell de Murray Hill (New Jersey, États-Unis) et commercialisés...
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