Silicium : la loi de Moore s’essouffle

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Par Jean-François Preveraud publié le 15/10/2013 à 02h13

La loi de Moore ne s'applique plus à partir de 20 nm.

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Si depuis 60 ans l’évolution de l’électronique à base de silicium a suivi la loi de Moore, le passage à un niveau de gravure de 20 nm marque un tournant. Le coût du million de transistors implémentés ne peut que croitre. Pour ne pas ralentir l’innovation et revenir dans le rythme de la loi de Moore, il va falloir passer à autre chose.

Lors de son bref passage à Paris la semaine dernière pour un séminaire client, Wally Rhines, le Chairman & CEO de Mentor Graphics, éditeur spécialisé dans les outils de CAO-Electronique, me faisait remarquer que si l’évolution de la technologie du silicium avait suivit la ‘‘Loi de Gordon Moore’’ depuis ses débuts, il semblerait que l’on en atteigne la limite, depuis que l’on est arrivé à un niveau de gravure de 20 nm.

« La courbe d’évolution de la réduction des surfaces des puces montre une diminution régulière de 50 % à chaque nouvelle étape de gravure, tandis que le nombre de transistors équivalents est multiplié par deux. Mais il semble que la transition entre les technologies 28 nm et 20 nm marque la fin du respect de cette loi de Moore. Pire, alors que l’augmentation du prix d’un wafer de 300 mm était en moyenne de 20 % à chaque saut technologique jusqu’au 28 nm, elle a été de 28 % pour franchir l’étape 20 nm et elle est de 41 % pour le passage au 16/14 nm. Et l’augmentation sera encore plus forte pour passer au 10 nm ! ».

Il semble donc que dans l’état actuel de la technologie, le 28 nm offre le plus faible coût par million de transistors implémenté. La poursuite de la miniaturisation se traduira donc forcément par une augmentation. Les fondeurs et intégrateurs réduiront-ils leurs marges, les consommateurs seront-il prêts à payer plus chers leurs produits, ou va-t-on arrêter la course à la miniaturisation et ainsi brider l’innovation ?

Y a-t-il un futur au-delà du 28 nm ?

« Il existe peut-être d’autres solutions pour éviter une augmentation des tarifs. La plus simple est de créer des puces en 3D. En multipliant les ‘‘étages’’ on augmente la densité et les fonctionnalités des puces à surface égale, sans avoir à faire de saut technologique dans les niveaux de gravure. Mais cela à ses limites. Des voies plus futuristes sont de délaisser le silicium pour se tourner vers de nouveaux matériaux, de passer de l’électronique traditionnelle à la photonique ou à la spintronique, voire de passer à la bio-électronique de synthèse. On commence ainsi à parler de l’utilisation d’ADN pour stocker de l’information ».

Alors qu’une mémoire Flash peut stoker 10¹⁶ bits/cm³, une puce ADN pourrait stocker 10¹⁹ bits/cm³, soit 3 ordres de magnitude de plus, pour un coût qui ne cesse de chuter.

Si l’on veut rester dans la droite ligne de la loi de Moore pour l’évolution future de l’électronique, il va donc falloir abandonner le silicium et remettre en cause 60 ans d’évolution, car le premier transistor réalisé avec du silicium date de 1954.

Et ça, c’est nouveau !

Jean-François Prevéraud