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Transistor à effet de champ. En a, principe de fonctionnement d'un transistor à effet de champ. Le passage de courant dans un « canal » conducteur est contrôlé par un champ électrique appliqué par une électrode (la « grille ») placée au-dessus du canal. Ce dernier est constitué par... 

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

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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 avec une... 

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Le microprocesseur d'un ordinateur est l'entité la plus importante, qui exécute des instructions et gère des procédures. 

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L'essor de la microélectronique est lié à quatre facteurs clés : l'intégration (nombre de transistors par puce), la réduction du coût des composants, le rendement de fabrication et la fiabilité. Chacun d'entre eux a progressé d'un facteur cent millions depuis les années 1960, période... 

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Évolution des circuits intégrés (microprocesseurs, mémoires DRAM et réseaux de portes logiques) depuis les années 1970, qui se matérialise par une augmentation exponentielle du nombre de bits pour les mémoires ou du nombre de transistors pour les microprocesseurs et les réseaux de portes... 

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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 »... 

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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 du... 

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Étapes du procédé de lithographie optique. On irradie par de la lumière une résine photosensible aux endroits désirés en faisant l'image d'un support transparent, sauf aux endroits que l'on désire masquer à la lumière. On utilise ensuite des produits chimiques différents qui attaqueront... 

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Dans l'industrie informatique, les disques durs sont réalisés en salle blanche afin de protéger les composants électroniques des contaminations par l'atmosphère. 

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Architecture des ordinateurs et éléments permettant d'effectuer les opérations liées à l'architecture. En a, structure de l'ordinateur et enchaînement des instructions données par la mémoire d'instructions au rythme de l'horloge. Les deux fonctionnalités nécessaires au fonctionnement de... 

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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 de la largeur de trait... 

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Fonctionnement du transistor comme interrupteur « parfait ». En a, pour ne pas conduire quand il est ouvert, le transistor possède une barrière de potentiel au passage des électrons entre source et drain ; ces barrières sont obtenues en dopant le silicium avec des impuretés qui vont... 

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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, les dimensions... 

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

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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... 

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Dans les années 1960, il suffisait du semiconducteur silicium (Si), de l'aluminium (Al) et de la silice (SiO2) pour fabriquer tous les éléments des circuits intégrés. Le silicium polycristallin (Si poly), un semi-métal, a ensuite été utilisé à partir de 1970 pour assurer le contact de... 

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Opérations logiques effectuées avec des transistors. En a, porte logique « et » qui indique, en sortie, une tension logique « 1 » lorsque les deux entrées sont au niveau logique « 1 ». Pour l'obtenir, il suffit de mettre en série deux transistors. Il faut qu'ils conduisent tous deux le... 

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En a, schéma de principe d'une mémoire DRAM (dynamic random access memory), constituée d'un ensemble de cellules dans lesquelles l'information est stockée. En b, cellule de la mémoire : le transistor est commandé par la ligne de sélection, et alimenté par la colonne de données. Pour... 

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En a, principe de l'architecture de von Neumann, définie par ce mathématicien américain en 1945, sur laquelle repose encore le fonctionnement de l'ordinateur. Celle-ci repose sur quatre éléments : l'unité arithmétique, la mémoire d'instructions et de données, une unité de contrôle (qui... 

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Variation des performances des différents types d'ordinateurs. L'« explosion » des microprocesseurs depuis 1985 est due à l'intégration sur une même puce de toutes les fonctions essentielles. 

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En a, les électrons dans le canal d'un transistor classique sont nombreux et subissent de nombreux chocs qui réduisent la phase de l'onde associée à chaque électron. De ce fait, on peut donc réduire la trajectoire d'un électron par une succession de trajectoires rectilignes entre les chocs.... 

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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. 

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