Comment sommes-nous passés des Palm Pilot des années 90 aux smartphones ultra-puissants d'aujourd'hui ? En grande partie, à cause de la mise à l'échelle, où les circuits intégrés sont fabriqués avec des tailles de caractéristiques plus petites, adaptant de plus en plus d'éléments de circuit dans la même zone de silicium à chaque génération de technologie. Cela définit nos attentes que dans 20 ans de plus, nos appareils mobiles d'aujourd'hui ressembleront au Palm Pilot d'hier. Cependant, comme les procédés actuels de fabrication de semi-conducteurs approchent des limites fondamentales, et l'émergence de l'IA stimule la demande d'architectures informatiques non traditionnelles, de nouvelles méthodes de fabrication à l'échelle nanométrique sont nécessaires.

Mon équipe d'IBM Research - Almaden dans la Silicon Valley a inventé plusieurs nouveaux matériaux et procédés de science des matériaux qui aident à résoudre ces problèmes. Notre travail, publié récemment dans Matériaux appliqués et interfaces , montre une méthode de dépôt sélectif d'un matériau sur des tailles de caractéristiques aussi petites que 15 nm (c'est 75, 000x plus petit que le diamètre d'une mèche de cheveux) en faisant simplement pousser un film dans une zone sélectionnée. Avec des méthodes de fabrication traditionnelles, cela nécessiterait de revêtir un substrat de résine, modeler le résist par une étape d'exposition, développer l'image, déposer un film inorganique, puis retirer la réserve pour vous donner un matériau inorganique à motifs. Nous avons trouvé un moyen de déposer ce film inorganique beaucoup plus simplement, en utilisant un processus auto-aligné, où nous immergeons un substrat préconfiguré dans une solution contenant un matériau spécial, puis nous ajoutons ce substrat enduit à une chambre de dépôt et le tour est joué. Nous sommes littéralement capables de faire croître un composant d'un appareil de manière contrôlable à l'échelle nanométrique.

Ce processus simple d'auto-alignement est un outil nécessaire pour continuer à évoluer car il promet de simplifier les processus complexes, économiser de l'argent et réduire les erreurs dans les appareils finaux. En outre, notre capacité à calculer des problèmes complexes progresse rapidement, alimenté par des technologies émergentes comme l'IA et l'informatique neuromorphique, dont chacun a des exigences matérielles très différentes par rapport aux processus traditionnels des semi-conducteurs. Notre processus d'auto-alignement fournit un outil supplémentaire pour fabriquer du matériel non traditionnel qui peut nécessiter des structures tridimensionnelles telles que des réseaux de points de croisement.

L'idée d'un dépôt sélectif n'est pas nouvelle. Ce qui est nouveau, c'est la synthèse et la démonstration d'un nouveau matériau qui nous a permis de le faire à une échelle pertinente pour l'industrie des semi-conducteurs. Nous nous sommes principalement inspirés d'une connaissance approfondie de la synthèse de nouveaux matériaux et de la capacité d'adapter une structure chimique pour des applications exigeantes;1 pendant mon séjour à Almaden, nous l'avons démontré dans le développement de polymérisations uniques, 2 matériaux3, 4 et méthodes de caractérisation5, 6. Une fois que nous aurons développé des méthodes de mise à l'échelle de ce processus, nous pouvons commencer à l'intégrer au fur et à mesure que nous construisons du matériel de nouvelle génération, que ce soit pour le nouveau matériel d'IA ou la fabrication d'appareils au niveau du nœud technologique 7 nm ou au-delà. L'idée de faire partie d'une avancée technologique qui pourrait être présente dans tous les téléphones intelligents ou matériels d'IA à l'avenir est une entreprise incroyablement excitante.