La Chine continue de progresser dans l’industrie des semi-conducteurs malgré les restrictions imposées par les États-Unis. Une équipe de chercheurs de l’Université de Pékin, dirigée par le professeur Peng Hailin, a récemment présenté le premier transistor GAA 2D sans silicium, une avancée révolutionnaire qui pourrait transformer l’avenir de la fabrication de puces. Publiée dans la revue Nature, cette découverte introduit un matériau à base de bismuth promettant de surpasser les capacités des transistors actuels.
Un jalon dans l’évolution des transistors
Les transistors GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor) représentent une avancée par rapport aux MOSFET et FinFET traditionnels, permettant un contrôle total du canal de conduction. Cependant, leur développement a jusqu’à présent été lié à l’utilisation de silicium. L’innovation de l’équipe chinoise repose sur l’utilisation de Bi₂O₂Se (séléniure de bismuth), permettant ainsi la première configuration GAA 2D sans silicium.
Le professeur Peng Hailin a qualifié cette avancée de moment décisif :
“C’est le transistor le plus rapide et le plus efficace jamais créé. Si les innovations dans les puces basées sur des matériaux existants sont considérées comme un ‘raccourci’, notre développement de transistors basés sur des matériaux 2D est comme un ‘changement de voie’.”
Comparaison avec les leaders du secteur
L’équipe de recherche affirme que son transistor surpasse en performance et en efficacité les solutions actuelles des fabricants tels qu’Intel, TSMC et Samsung. Dans des conditions d’opération similaires, le transistor chinois a affiché un 40 % de performance en plus et une efficacité énergétique supérieure de 10 % par rapport à l’N3B de TSMC. Cette avancée pourrait le placer au même niveau que des processus avancés tels que l’N3X ou même l’N2 de la société taïwanaise.
Avantages du transistor GAA 2D sans silicium
L’utilisation de Bi₂SeO₅ comme matériau diélectrique permet d’obtenir des transistors plus flexibles et résistants, surpassant le silicium en termes de mobilité des électrons. Selon les données de l’étude, le nouveau transistor présente une mobilité des électrons de 280 cm²/Vs et une oscillation de sous-seuil de 62 mV/dec, très proche de la limite théorique idéale de 60 mV/dec.
Ce développement implique des avantages significatifs :
- Meilleure intégration dans les architectures CMOS actuelles.
- Moindre consommation d’énergie dans les dispositifs électroniques.
- Plus grande densité d’intégration, optimisant le scalage de puissance.
Défis et viabilité à grande échelle
Malgré ses avantages, l’adoption de cette technologie dans l’industrie fait face à des défis clés :
- Scalabilité et production de masse : La fabrication de wafers avec ce matériau et leur intégration dans des processus lithographiques conventionnels n’ont pas encore été testées à grande échelle.
- Coût de production : Sans une infrastructure consolidée pour la fabrication de puces sans silicium, les coûts initiaux pourraient être élevés.
- Compatibilité industrielle : Bien que le transistor soit compatible avec les architectures CMOS, sa mise en œuvre nécessitera des changements dans les processus de fabrication actuels.
Un pas en avant dans la course technologique mondiale
Cette avancée se produit dans un contexte de restrictions technologiques croissantes imposées par les États-Unis contre la Chine. Avec l’interdiction d’accès à des outils avancés tels que la lithographie EUV, la Chine a adopté une stratégie alternative : l’innovation disruptive. Au lieu de rivaliser selon les mêmes règles, le géant asiatique développe des technologies qui pourraient dépasser les limitations du silicium.
Bien qu’il soit encore trop tôt pour déterminer si les transistors GAA 2D sans silicium seront largement adoptés, cette découverte représente un pas significatif dans la course technologique mondiale. L’industrie des semi-conducteurs est en constante évolution et la Chine a démontré que, malgré les restrictions, elle continue de trouver des moyens d’innover et de défier le leadership occidental dans ce secteur clé.
