En 1965, le co-fondateur d’Intel, Gordon Moore, a observé que le niveau d’intégration des composants dans les circuits intégrés doublait tous les 12 mois. De plus, le nombre de transistors par puce qui assure le prix le plus bas par transistor double tous les 12 mois. En 1965, 50 transistors par puce entraînaient le coût le plus bas par transistor. Moore prédit que d’ici 1970, une puce unitaire pourra intégrer 1 000 composants, tandis que le coût par transistor chutera de 90 %.
Après affinage et simplification des données, le phénomène est connu sous le nom de « loi de Moore » : le nombre de transistors par puce double tous les 12 mois.
Les observations de Moore ne reposent sur aucun principe scientifique ou technique. Cela reflète simplement les tendances de l’industrie. Dans les développements ultérieurs, cependant, l’industrie des semi-conducteurs n’a pas considéré la loi de Moore comme une observation descriptive et prédictive, mais comme un code normatif et déterministe. L’industrie dans son ensemble doit atteindre les objectifs prédits par la loi de Moore.
Atteindre cet objectif, cependant, ne peut pas compter sur des coups de chance. Le développement de puces est un processus complexe qui nécessite des machines, des logiciels et des matières premières provenant de plusieurs entreprises. Pour s’assurer que tous les fournisseurs ont le même calendrier conformément à la loi de Moore, l’ensemble du secteur suit une feuille de route technologique commune. La Semiconductor Association, un groupe industriel composé d’Intel, AMD, TSMC, GlobalFoundries et IBM, publie de telles feuilles de route depuis 1992. En 1998, la Semiconductor Industry Association, en partenariat avec des organisations similaires dans d’autres parties du monde, a créé l’organisation International Semiconductor Technology Roadmap. La feuille de route la plus récente a été publiée en 2013.
Les prédictions faites par la loi de Moore ont longtemps été problématiques. En 1975, Moore lui-même a mis à jour la loi de Moore, augmentant le cycle de développement de l’industrie des semi-conducteurs de 12 mois à 24 mois. Au cours des 30 années suivantes, le développement des puces a suivi la loi de Moore en réduisant la taille des composants sur la puce.
La fin de la loi de Moore
Cependant, à l’aube du 21e siècle, il est clair que le simple fait de compter sur la réduction des effectifs va jusqu’au bout du chemin. Cependant, grâce à certaines autres technologies, le développement des puces est toujours conforme aux prédictions de la loi de Moore. À l’ère du 90 nm, la technologie du silicium contraint est apparue. À l’ère du 45 nanomètres, un nouveau matériau qui améliore la capacité des transistors est introduit. À l’ère du 22 nm, les transistors à trois grilles ont rendu les puces encore plus puissantes.
Cependant, ces nouvelles technologies ont également pris fin. La lithographie, qui est utilisée dans la fabrication de puces, est sous pression. Actuellement, les puces de 14 nanomètres sont fabriquées en utilisant une lumière de longueur d’onde de 193 nanomètres. Les longueurs d’onde plus longues de la lumière entraînent des processus de fabrication plus complexes et coûteux. La lumière ultraviolette lointaine d’une longueur d’onde de 13,5 nanomètres est considérée comme l’espoir du futur, mais la technologie de la lumière ultraviolette lointaine adaptée à la fabrication de puces doit encore surmonter des problèmes d’ingénierie.
Même si la technologie de la lumière ultraviolette lointaine est appliquée, il n’est pas clair dans quelle mesure l’intégration de la puce peut être améliorée. S’il est réduit à 2 nanomètres, un seul transistor n’aurait que 10 atomes de taille, et un si petit transistor est susceptible d’avoir des problèmes de fiabilité. Même si ces problèmes sont résolus, la consommation d’énergie continuera d’être un problème. Comme les transistors sont plus étroitement connectés, la puce consommera de plus en plus d’énergie.
Les nouvelles technologies telles que le silicium contraint et les transistors à trois grilles ont nécessité plus de 10 ans de recherche pour devenir disponibles dans le commerce. La technologie des ultraviolets lointains est explorée depuis plus longtemps. Le facteur coût doit également être pris en compte. Correspondant à la loi de Moore, il existe également une loi de Locke dans l’industrie. Selon cette dernière loi, le coût d’une usine de fabrication de puces double tous les 4 ans. Le développement de nouvelles technologies peut conduire à des niveaux plus élevés d’intégration des puces, mais les usines qui fabriquent ces puces en paieront le prix fort.
