Des processeurs à 20 GHz, voire 50 GHz ?

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Des processeurs à 20 GHz, voire 50 GHz ?

Lundi 10 décembre 2007 à 18:10 par Matthieu Lamelot

Connaissez-vous Fujio Masuoka ? Non ? Pourtant cet éminent chercheur japonais est le père de la mémoire Flash (NOR et NAND) qu’il a inventé lorsqu’il travaillait pour Toshiba en 1984. Non content d’avoir révolutionné le monde du stockage informatique, ce bienfaiteur de l’humanité entend renouveler son exploit en révolutionnant le transistor. Rien de moins.

Annuler les courants de fuite

Au sein de la société Unisantis, Masuoka développe sur le concept de SGT, Surrounding Gate Transistor, ou transistor à porte englobante. Intel travaille également sur le sujet, et avait présenté ses recherches en juin 2006 (cf. notre actualité Intel et son nouveau transistor à 3 grilles. Rappelons donc que l’intérêt d’avoir une porte recouvrant toute la surface du canal source-drain du transistor est de limiter les fuites de courant dans le substrat semiconducteur.

Illustration des courants de fuite dans un transistor plan classique

Schéma d'un transistor SGT : la porte enserre tout le canal, supprimant les possibilités de fuite

Ce phénomène est peut-être le problème le plus important rencontré par les fondeurs aujourd’hui. En effet, son ampleur croît à mesure que la finesse des transistors augmente, annulant ainsi en partie les bénéfices d’une gravure plus fine. Si on parvenait à supprimer les courants de fuite dans le substrat, on pourrait diminuer drastiquement la consommation électrique des transistors, et donc augmenter la fréquence des puces. L’illustration de ce principe peut être trouvée dans les nouveaux processeurs Intel en 45 nm qui utilisent des isolants à haute constante diélectrique. Grâce à cet isolant, Intel a réduit d’un facteur 10 les courants de fuite, ce qui se traduit en pratique par des Core 2 Penryn consommant 30 % de moins que les Conroe. Le passage à la géométrie cylindrique des transistors SGT éliminerait totalement les courants de fuite (il n’y a plus de fuite possible puisque tout le volume de semi-conducteur est utilisé), et justifie donc la promesse de Unisantis de parvenir à des fréquences de 20 GHz ou plus.

Gain de place

Comme si ce n’était déjà pas assez, les transistors SGT laissent aussi espérer une augmentation conséquente de la densité des circuits. En effet, de par leur empilement vertical, les différents éléments du transistor occupent moins de place. Sur un circuit élémentaire très courant, un inverseur, le gain serait de 12,5 %. Ce gain permettrait d’augmenter le nombre de transistors à surface de silicium égale, et donc la puissance des processeurs, ou la capacité de stockage des mémoires Flash !

Unisantis vient de signer un partenariat de 24 mois avec l’Institut de Microélectronique de Singapour afin de poursuivre ses recherches. Cependant, aucune date de réalisation effective n’a été dévoilée.