Soitec présente sa RoadMap FD pour le développement de transistors avancés tridimensionnels et structure planaire

SOITEC PRÉSENTE SA ROADMAP FD

POUR LE DÉVELOPPEMENT DE TRANSISTORS AVANCÉS

TRIDIMENSIONNELS ET À STRUCTURE PLANAIRE

Les plaques FD nouvelle génération de Soitec sont conçues pour continuer à améliorer les performances et l’efficacité énergétique des terminaux mobiles grand public de demain

Bernin, France, le 16 avril 2012 – Soitec (Euronext), leader mondial de la génération et de la production de matériaux semi-conducteurs d’extrêmes performances pour l’électronique et l’énergie, présente ce jour sa roadmap produits dite « totalement déplétée » (Fully Depleted — FD) pour fabriquer des transistors à structure planaire et en trois dimensions (FinFET). D’ores et déjà disponibles, les plaques FD de Soitec, dont la structure prédétermine les caractéristiques critiques du transistor, rendent possible la migration à faible risque vers la technologie FD dès le nœud technologique 28 nm et sont déjà prêtes pour descendre jusqu’au nœud 10 nm et au-delà, en abaissant les coûts. Ces plaques FD nouvelle génération garantissent des avancées significatives en termes de performances et d’efficacité énergétique des terminaux mobiles comme les smartphones et autres tablettes tactiles.

Soitec annonce également des programmes de R&D pour identifier de nouvelles techniques permettant d’augmenter encore la performance des transistors à base de silicium ou de nouveaux matériaux.

La ligne de produits Fully Depleted (FD) de Soitec permet l’adoption de la technologie FD prévue par l’International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), accélérant la mise sur le marché des processeurs et abaissant les coûts de production pour les fabricants de puces.

La ligne de produits FD-2D de Soitec permet une approche planaire unique de la technologie silicium totalement déplétée dès le nœud 28 nm. Grâce à cette nouvelle génération de produits FD-2D, les fabricants de circuits intégrés continueront à capitaliser sur le design actuel de leurs puces et sur leurs procédés technologiques. Elle apporte aux produits mobiles multimédia grand public des gains de performance et d’efficacité énergétique immédiats.

La ligne de produits FD-3D facilite pour sa part l’introduction de l’architecture de transistor tridimensionnelle (FinFET) avec des délais et investissements réduits en simplifiant substantiellement le procédé de fabrication des transistors au-delà du nœud 20 nm.

« Notre feuille de route sur nos produits Fully Depleted répond aux besoins cruciaux de l’industrie des semi-conducteurs et résout les challenges auxquels les fabricants doivent aujourd’hui faire face. Quelle que soit l’approche choisie par les industriels et concepteurs de circuits intégrés, planaire ou FinFET , Soitec propose des solutions qui répondent aux enjeux de coût, de performance, d’efficacité énergétique et de mise sur le marché des semi-conducteurs », déclare Paul Boudre, Directeur général délégué de Soitec. « La gamme FD-2D amène une amélioration immédiate et significative des performances, tandis que la gamme FD-3D fait du FinFET une réalité pour toute l’industrie suivant un calendrier accéléré et avec un risque réduit. »

La technologie Smart Cut™ de transfert de couches développée par Soitec est utilisée pour générer des couches de silicium extrêmement minces qui se caractérisent par un haut niveau de qualité et d’uniformité. Elle permet d’aligner les caractéristiques intrinsèques des plaques sur les prochains nœuds technologiques et de fournir des avantages clés aux fabricants de circuits intégrés qui cherchent toujours à élever la performance, l’efficience et le potentiel d’industrialisation de leurs produits.

En prédéterminant des caractéristiques critiques des transistors, les plaques FD-2D et FD-3D de Soitec assurent une mise en œuvre et une fabrication efficaces de ces transistors. Spécifiquement, ces plaques sont dotées d’une couche supérieure de silicium de haute qualité qui se superpose à une couche d’isolation enfouie. Ces deux couches sont soigneusement optimisées afin de prédéterminer la géométrie et l’isolation électrique des transistors, ce qui supprime des étapes de fabrication et simplifie le procédé CMOS, ouvrant ainsi de nouvelles opportunités d’utilisation et fournissant une solution à un coût moindre.

Ligne de produits FD-2D – l’efficacité énergétique et des performances de nouvelle génération, dès maintenant

Extrêmement mince et uniforme, la couche de silicium supérieure des plaques FD-2D de Soitec permet de réaliser des transistors à structure planaire FD avec une épaisseur de silicium pouvant descendre jusqu’à 5 nm sous la grille. Une couche ultra-mince d’oxyde (buried oxide ou BOX) de 25 nm d’épaisseur est placée entre cette couche supérieure et la couche de base en silicium.

Les futures générations pourront bénéficier de couches BOX encore plus minces, jusqu’à 10 nm, pour continuer à miniaturiser les transistors des terminaux mobiles jusqu’au nœud 14nm. L’uniformité de la couche de silicium lors de la production en volume est cruciale. Sur les plaques FD-2D de Soitec, l’épaisseur de la couche de silicium supérieure est contrôlée à quelques couches atomiques près. Grâce à la précision de la technologie Smart Cut™, l’uniformité du silicium sur une plaque de 300 mm de diamètre atteint 3,2 Å (angströms), ce qui, à une échelle différente, reviendrait à contrôler l’épaisseur d’une surface avec une tolérance de 1 mm sur une distance d’un millier de kilomètres.

Les transistors FD totalement déplétés utilisent une structure planaire comme c’est le cas depuis des décennies. Cette structure planaire facilite l’adoption de la technologie FD, et les premiers circuits intégrés sont attendus pour fin 2012. L’approche FD planaire permet aux concepteurs de circuits de conserver les mêmes méthodologies qu’avec la technologie planaire classique, tout en assurant un portage direct pour le design et le Physical-IP. De même, les industriels pourront utiliser les mêmes outils et lignes de production, avec des étapes de fabrication extrêmement proches.

À 28 nm, comparée à la technologie traditionnelle, la consommation d’énergie des circuits intégrés peut diminuer de 40%, tandis que la fréquence opérationnelle maximale des processeurs embarqués dans ces puces peut être accrue de 40 %, ou plus avec une conception optimisée. La technique dite de back-biasing est quant à elle tout à fait adaptée à l’architecture planaire totalement déplétée, offrant ainsi aux concepteurs de circuits des moyens additionnels d’en accroître encore les avantages. De plus, des performances remarquables sont maintenues à très basse tension d’alimentation (inférieure à 0,7 V), ce qui permet un fonctionnement des circuits à consommation d’énergie extrêmement réduite quelle qu’en soit l’utilisation. Les plaques FD-2D, en offrant tous les avantages de la technologie FD (haute performance, faible consommation d’énergie), abaissent les coûts au niveau de la puce pour les applications mobiles fabriquées en grands volumes.

Ligne de produits FD-3D – La simplification de la fabrication des transistors FinFET

La couche supérieure des plaques FD-3D est une mince couche de silicium placée sur une couche isolante d’oxyde (buried oxide, BOX) dont l’épaisseur est adaptée aux besoins du client.

La couche de silicium supérieure prédéfinit la hauteur des Fins (ces « ailerons » de silicium au cœur des transistors FinFET), et la couche isolante d’oxyde BOX procure une isolation intrinsèque. Comparées à l’utilisation du silicium massif, les plaques Soitec FD-3D diminuent le nombre d’étapes complexes nécessaires à la fabrication des transistors FinFET, réduisent les investissements et les dépenses opérationnelles, augmentent la productivité et, in fine, abaissent les coûts. Ces avantages se traduisent par des cycles d’apprentissage et de mise au point du procédé FinFET plus courts, moins de défis liés à l’industrialisation, et finalement une mise sur le marché plus rapide de la technologie FinFET par les fonderies.

Les experts estiment que les plaques FD-3D de Soitec pourront faire gagner potentiellement jusqu’à une année par rapport à l’utilisation de substrats en silicium massif conventionnels. Les bénéfices apportés par la prédéfinition de la hauteur des Fins et leur isolation au niveau du substrat assurent une fabrication plus facile et moins de variabilité dans les procédés, avec à la clé des performances accrues au niveau des puces.

À plus long terme

Soitec travaille également activement au développement d’autres solutions qui augmentent encore les performances des transistors, qu’ils soient sur base silicium ou avec de nouveaux matériaux. Pour continuer à repousser les limites de la filière CMOS en silicium, Soitec développe actuellement des plaques de « silicium contraint » pour ses lignes de produits FD-2D et FD-3D, avec une pré-production prévue dès 2014 : la structure cristalline de la couche de silicium des plaques initiales, dans laquelle les transistors seront par la suite dessinés, est modifiée par Soitec. Cela améliore la mobilité des électrons et augmente la fréquence opérationnelle maximale des transistors et des circuits.

À plus longue échéance, plusieurs nouvelles options technologiques sont à l’étude au sein de l’industrie des semi-conducteurs en vue de les appliquer au-delà du nœud technologique 14 nm.

Parmi les principales possibilités figurent l’incorporation de matériaux à haute mobilité, tels que le germanium ou les matériaux de type III-V, ainsi que les nouvelles architectures de transistors telles que les “nano-wires”.

Soitec mène actuellement différents programmes de R&D et de co-développement avec des partenaires pour enrichir ses lignes de produits et proposer les produits les plus performants qui répondront aux besoins de l’industrie.

Enfin, Soitec anticipe le passage du diamètre des plaques de 300 à 450 mm par le biais de programmes de R&D internes et de projets collaboratifs. Il ne voit aucun point de blocage pour transférer les produits FD-2D et FD-3D vers la filière 450 mm.

À propos de Soitec

Soitec (Euronext Paris) est une entreprise industrielle internationale dont le cœur de métier est la génération et la production de matériaux semi-conducteurs d’extrêmes performances. Ses produits, des substrats pour circuits intégrés (notamment à base de SOI - Silicium On Insulator) et des systèmes photovoltaïques à concentration (CPV), ses technologies Smart Cut™, Smart Stacking™ et Concentrix™ ainsi que son expertise en épitaxie en font un leader mondial. Soitec relève les défis de performance et d’efficacité énergétique pour une large palette d’applications destinées aux marchés de l’informatique, des télécommunications, de l’électronique automobile, de l’éclairage et des centrales solaires à forte capacité. Soitec a aujourd’hui des implantations industrielles et des centres de R&D en France, à Singapour, en Allemagne et aux Etats-Unis. Des informations complémentaires sont disponibles sur le site Internet www.soitec.com.

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