Une mutation technologique majeure

Présentation au sujet: "Une mutation technologique majeure"— Transcription de la présentation:

1 Une mutation technologique majeure
1945 Le premier ordinateur tubes 200 m3 150 opérations / s 10 kW € 1 heure 2002 Un microprocesseur 100 M transistors 2 cm3 2 G opérations / s 150 W 500 € 10 années 3 Electronic Numerical Integrator And Computer En 1945 rentrait en service le premier ordinateur électronique. La technologie sur laquelle il s'appuyait était celle des tubes à vide tubes avaient été nécessaires pour sa construction et il occupait un hangar complet. En service, il consommait quelques 10kW et était capable d'effectuer 150 opérations élémentaires par seconde. Les interruptions de services étaient nombreuses ; le temps moyen entre pannes (le MTBF ou Mean Time Between Failures est une mesure, couramment employée, de la fiabilité des systèmes électroniques) se comptait en heures. Un système sophistiqué (?) de techniciens circulant dans les travées avec des chariots remplis de tubes de rechange avait été mis au point. Notons au passage que, compte tenu de la puissance de calcul (150 op./s) et de la fiabilité de la machine (disons 4 heures), tout programme nécessitant l'exécution de d'opérations avait peu de chances de se dérouler sans que l'ordinateur ne tombe en panne, ce qui limitait considérablement le type d'applications envisageables (un tel programme "tourne" aujourd'hui en 0,1s sur un micro-ordinateur). Enfin, ce bijou de la technologie de l'époque avait coûté presque un million de dollars... En 1989 arrivait sur le marché le dernier né d'une famille de microprocesseurs, le d'INTEL. Dans un boîtier de 2cm3, il intégrait transistors, délivrant une puissance de calcul de 20 millions d'opérations par secondes. Il dissipait de l'ordre du Watt, coûtait, lors de son lancement, environ 1000$ pièce et sa fiabilité, comme d'ailleurs celle de tous les circuits intégrés, se mesure maintenant en années.D'un point de vue fonctionnel, le intégrait en une seule puce les fonctions de 4-5 puces de la génération précédente...qui datait de 3 ans seulement. En 1992, ce même microprocesseur équipe de nombreux micro-ordinateurs haut de gamme et son prix à l'unité ne dépasse pas quelques centaines de francs... M = = 1 million G = = 1 milliard

2 et si les automobiles…... vitesse 100 km/h x 105 3000 km/s
consommation 20 l / 100 km ÷ l / km coût F ÷ 105 0,15 € durée de marche an x ans masse 1 t ÷ ,1 mg Un tel gain en performance est sans précédent dans toute l'histoire des techniques. Si les performances d'une automobile avaient évolué de la même manière (la comparaison est audacieuse!), nous disposerions aujourd'hui de bolides roulant à 3000 km/s pour la modique consommation de 1litre aux km. Nous la payerions 100F et nos descendants de la 30ème génération pourraient encore la mettre en marche (on peut cependant supposer qu'ils disposerons de moyens de transports encore plus sophistiqués). Le seul défaut de ce scénario réside dans la masse d'une telle voiture : dans un poids de 10mg, l'espace habitable risque d'être fort réduit!

3 transistor = robinet à courant électrique
0,11µm

4 transistor et fonctions logiques
b a ET s s b a a b OU s s b

5 Technologie : coût Grandeur 1970 2000 Coût du CI (mm-2) 12 1,2
Densité (nb_tr mm-2) k Nouvelle usine Si (volume du marché) 1/200 1/150 Nouvelle usine Si (M)

6 Technologie : filière Si Croissance d’un lingot de Si, Ø 300mm (Si 1400°C) sable Purification par fusion de zone Découpe des tranches «wafer» «slice» Processus technologique photolithogravure… Découpe des puces «chip» «die» encapsulation «packaging»

7 Technologie un exemple de contrainte
Ø de tranche: 300mm Pureté du confinement classe 0,1 soit: nb_partØ>0,14µm < 35 m-3 «Particles per Wafer Pass» ©RECIF Toulouse

8 processus technologique CMOS Si
Al Cu tix=1µm P- BN B=1*1021m-3 W tix=1µm Vdd N+ SDN CBP As N- BP P=8*1021m-3 SiO2 tox=5nm RPS poly tix=0,4µm P+ SDP CBN B PSG t=1µm Si3N4 Nitrure Si locos toc=0,6µm TiSi2 siliciure