Enfin du cuivre pour les puces!  Après dix ans de recherches, les microprocesseurs vont enfin incorporer du cuivre. C'est la promesse de puces toujours plus petites et plus puissantes. Où s'arrêtera la course à la miniaturisation ?

Cette coupe d'une puce obtenue par microscope électronique permet de distinguer les six niveaux de cuivre qui sont autant de niveaux d'interconnexions entre les transistors. PHOTO: © IBM Microelectronics

Y a t-il une limite à l'avancée fulgurante de la microélectronique? Fidèles à leurs trente ans de progrès incessants, les ingénieurs ont une nouvelle fois effacé un obstacle technologique et s'apprêtent à plonger plus avant dans la miniaturisation des puces. La nouveauté nous vient d'IBM Microelectronics et il s'agit du mariage du cuivre et du silicium. Un événement apparemment banal mais qui pourtant a pris dix ans pour se concrétiser. En effet, le cuivre se combine très mal avec le silicium et il a fallu inventer une couche d'interface spéciale qui sépare efficacement les deux éléments mais assure aussi un contact électrique optimal. A l'atome près Jusque-là, à défaut de cuivre, les industriels utilisaient de l'aluminium pour effectuer les connexions entre les différents composants des puces. "L'aluminium est assez mauvais conducteur, non seulement il représentait un point d'échauffement dans les puces, mais encore, avec la miniaturisation, il menaçait d'engendrer des dysfonctionnements électroniques. Il représentait donc un frein à l'amélioration des puces", explique Vincent Senez chercheur à l'Institut d'électronique et de micro-électronique du Nord. Le cuivre quant à lui est un excellent conducteur qui se prête parfaitement à la miniaturisation et, qui plus est, diminue les effets d'échauffement des puces. Du coup, la course repart de plus belle. La technologie 0,25 micron actuelle devrait céder la place dès l'année prochaine au 0,18 micron et le 0,1 est en ligne de mire pour l'an 2000. Et ça ne devrait pas s'arrêter là. "L'électronique double sa capacité tous les dix-huit mois en moyenne et cette tendance devrait se poursuivre jusqu'en 2010", explique Gilles Kahn, directeur scientifique de l'Inria (Institut national de recherche en informatique et en automatique). Pour la suite, on attend avec impatience l'arrivée de la nano-électronique, avec des circuits de 20 mm d'épaisseur découpés à l'atome près, ou peut-être de l'opto-électronique qui mime l'électronique avec des circuits optiques. L'obstacle financier En somme, il n'y a pas de raison pour que la machine s'arrête. Tant mieux d'ailleurs car nos besoins en rapidité de calcul et en mémoire ne cessent eux aussi d'augmenter. "A part peut-être en matière de traitement de texte, les besoins en informatique sont loin d'être comblés. D'ailleurs, tout ce qui touche aux télécommunications et aux réseaux a même un côté inextinguible, continue Gilles Kahn. Si l'on veut, demain, piloter son ordinateur à la voix, envoyer des photos numériques par Internet ou visualiser de la vidéo, il faudra à chaque fois gagner en puissance. Même chose pour la cryptographie qui s'est lancée dans une sorte de course poursuite à la puissance. Les codes de cryptage profitent de l'amélioration des puces pour se complexifier. Et les autorités doivent trouver le moyen de calculer encore plus vite pour les casser. Enfin, qui, après avoir passé quelques semaines devant un ordinateur, n'a pas envie de le voir travailler plus vite?" Ce ne sont donc pas les applications qui manquent pour utiliser les super-puces à venir. "En fait, comme le souligne Daniel Vellou, responsable microprocesseur chez Thomson-CSF Semi-conducteurs Spécifiques, si un obstacle doit enrayer cette belle mécanique, ce sera un obstacle financier. Le coût des usines grimpe considérablement avec la miniaturisation. Les circuits deviennent si petits que la moindre poussière est aujourd'hui une plaie. Les usines de production qui, au début des années 80, coûtaient 150 millions de dollars, reviennent aujourd'hui à plusieurs milliards". Reste que les microprocesseurs qui, jusque-là, étaient surtout destinés aux ordinateurs commencent à diversifier leurs cibles. Téléphones portables, automobiles, décodeurs... L'ère des objets intelligents promet encore de juteux débouchés et une longue vie à l'industrie de la micro-électronique. * EMMANUEL JULLIEN

Focus En dix ans, la taille des circuits électroniques gravés dans le silicium est passée de 1,5 micron à 0,25 micron. Le nombre de transistors obtenu est passé de 250 000 à près de 10 millions sur des puces de quelques centimètres carrés organisées sur quatre à cinq étages. Avec sa nouvelle technologie, IBM Microelectronics annonce le passage à six étages, ce qui devrait permettre d'installer environ 150 millions de transistors par puce.