Gate first : le Fab Club entier retourne sa veste

Le Fab Club (un groupe de fondeurs et fabricants composé entre autres de Samsung, Globalfoundries, AMD, Toshiba et Freescale) vient d’annoncer qu’il allait adopter la technologie gate-last pour les processus en 20 nm après avoir défendue bec et ongles le gate-first pendant des années.

Gate first ou last

Le Fab Club facilite la recherche et le développement de nouveaux procédés de fabrication en regroupant les ressources de ses entreprises membres qui peuvent ainsi plus facilement concurrencer Intel.

IBM, le leader de ce groupe a investi énormément de temps et d’argent dans une technologie nommée gate first. Pour simplifier, lorsque les fondeurs commencent à utiliser des matériaux à haute permittivité électrique (high-k), comme comme couche isolante, ils ont le choix de placer l’électrode métallique de la grille du transistor avant de former le couple source-drain comme cela se faisait traditionnellement (gate first), ou après (gate last). Pour mieux saisir ces technologies et leurs enjeux, nous vous invitons à lire notre dossier « Miniaturisation des transistors et agrandissement des wafers : comprendre les enjeux technologiques ».

L’érosion du camp gate first

Intel, qui utilise ces « nouvelles » couches isolantes souvent composées de hafnium ou zirconium depuis son 45 nm (novembre 2007 et les Xeon 5400), fait appel au gate last qui a montré des rendements très intéressants. Ses concurrents sont loin derrière lui puisque AMD vient tout juste de livrer ses premières puces high-k gravées en 32 nm.

Elles utilisent la technologie gate first qu’IBM a toujours louée. Malgré les critiques qui affirmaient que les rendements n’étaient pas au rendez-vous, la firme a toujours maintenu que ce processus de fabrication était supérieur au gate last (cf. « Le Fab Club d’IBM n’a pas de problème »). La position de Big Blue fut remise en question par les analystes lorsque TSMC a décidé de changer de camp pour passer au gate last. La coup de grâce fut donné par Samsung, haut membre du Fab Club, qui a présenté un papier scientifique défendant le gate last lors de l’IEEE 2010 (cf. « Gate first : Samsung retourne sa veste »). C’était non seulement un affront à IBM, mais surtout une démonstration claire que le gate first était loin de faire l’unanimité au sein du Fab Club.

Une décision qui aurait dû arriver plus tôt

Lorsque nous vous rapportions la semaine dernière qu’IBM et Samsung s’alliaient contre Intel pour le 20 nm, nous nous demandions logiquement comment les deux sociétés allaient résoudre leur différend sur un point technologique aussi fondamental. À la surprise générale, c’est IBM qui a cédé. La firme tente de sauver la face en expliquant que le gate first est bien pour le 32 nm, mais qu’il n’est pas une solution viable pour le 20 nm qui profite mieux de la technologie gate last. Il reprend donc l’argumentaire de Samsung qui estime que le gate first est une technologie « one node ». Autrement dit, elle ne fonctionne que pour une finesse de gravure et s'accomode très mal à la miniaturisation.