Nous suivre Industrie Techno

Heurs et malheurs des micro-nano techonologies

Industrie et Technologies
Grenoble, 22-26 Septembre. Le participant aux 3èmes rencontres internationales des micro et nanotechnologies pouvait se désoler en découvrant les limites de la loi de Moore, ou s'exalter sur les promesses de la réplication par moulage,

Mauvaise nouvelle : la loi de Moore trouve ses limites. Pour quand exactement? Il semble que la roadmap des composants électroniques classiques sur silicium soit claire jusqu’en 2010, une génération suivant l’autre, mais la période du doublement de densité de deux ans passe maintenant à trois.

En 2010 on arrivera en production industrielle à des composants, selon l’application de l’ordre de 45 nm. Mais on commence à sentir des interrogations chez les scientifiques qui travaillent à 8- 10 ans.

Certes on a fait des transistors unitaires de 20 nm. Oui ! Un. Saura-t-on les faire comme aujourd’hui, serrés les uns contre les autres. Rien n’est moins sûr.

Tout semble se liguer, à cette échelle contre la poursuite de la miniaturisation.

- Les investissements : ils deviennent faramineux, tant au niveau des machines (20 M$ la machine) que de celui des jeux de masques (1,5 M$ le jeu).
- La science des matériaux : les optiques nécessaires pour travailler dans l’UV profond se révèlent plus complexes à concevoir; le fluorure de calcium a présenté une biréfringence inattendue qui obère le calendrier (l’utilisation de l’UV à 157 nm est décalée d’au moins 2 ans).
- Les circuits eux-mêmes. Difficile de tenir des tolérances dimensionnelles très serrées lorsque l’on vise les 45 nm voire 32. D’où des caractéristiques électriques et électroniques plus dispersées des transistors dont il faut tenir compte dans l’exploitation du circuit, d’où une complexité supplémentaire à gérer. Sans parler de la facheuse tendance des électrons à se jouer de barrières de plus en plus fines : le courant de fuite au repos devient presque aussi important que la consommation active. La réflexion sur la conception des circuits doit s’accentuer pour pallier les limites physiques que l’on sent.

D’ailleurs le temps de l’extrapolation tranquille est bien terminée. On évoquait sans sourciller il y a quelques années des tranches de 450 mm. Aujourd’hui tout le monde semble assez occupé avec les problèmes d’industrialisation du 300 mm sans aller en chercher d’autres.

Le bon vieux moulage revient

Une chose est sûre, la production de nanostructures est dominée chez les chercheurs par la réplication par moulage. Comme quoi les vieilles techniques ont toujours leur mot à dire, il suffit de les solliciter.

Certes faire des répliques sur un moule avec des détails de quelques dizaines de nanomètres demande des efforts mais les travaux présentés lors de Minatec étaient très convaincants.

La réalisation des moules en silicium fait appel aux procédés classiques de gravure, les résines de moulage doivent être formulées spécifiquement, parfois pour durcir grâce à la lumière.

Mais les résultats sont là : des motifs réguliers de 25 nm avec une période de 100 nm avec une profondeur de 80 nm ont été réalisés par le LAAS CNRS à Toulouse. On sait même par électrogreffage modifier les surfaces de manière très fine.

Les japonais misent sur le carbone nanomatériau

Les recherches japonaises en matière de carbone se révèlent très organisées avec la constitution du XNRI sous la houlette de Mitsui & Co, Nanotec Research Institute. Le 'X' est une variable qui se décline en :
- C-NRI pour carbone avec le CNT carbon nanotube (production annuelle visée de 120 t!)
- B-NRI pour bio (et les matériaux nanoporeux)
- I-NRI pour intellectual strategy
- D-NRI pour les mems
- E-NRI pour la biosynthèse supramoléculaire.

 L’effort est conséquent puisque 200 personnes travaillent déjà sur les mems. Des travaux internationaux très centrés sur l’Asie (Indonésie, Singapour, Chine, Mayanmar, Inde) et un partenaire en Europe: l’Allemagne. Une force de frappe très organisée et structurée de manière continue entre laboratoire, montée en production et commercialisation. 330 m2 de salles blanches classe 100 sont déjà opérationnels.

Un créneau d’application prometteur : le médical

A part ces questions de moyen terme, Minatec a mis l’accent sur les applications biomédicales.

Les composants actuels, particulièrement les mems ont des performances qu’il serait bon d’exploiter réellement dans la vie de tous les jours notamment dans le domaine de la santé.

La surveillance à domicile de personnes, y compris par l’acquisition en continu de données cardiaques et pulmonaires, de détecteur de chute, couplés à des détections de mouvement et à la télétransmission est une réalité (programme européen Telecare et programmes américains Actiwatch, Vivago, Lifeguard).

Le passage à une production de série se heurtera plus à des problèmes de remboursement du système par la sécurité sociale que de faisabilité des appareils.

Au niveau des mems dédiés aux analyses le CEA Leti a trouvé une solution élégante aux problèmes causés par la circulation de fluides dans des microcanaux : leur suppression ! 

Pourquoi continuer à confiner par des parois matérielles des quantités de liquides qui savent très bien se tenir toutes seules en forme grâce à leurs propriétés capillaires : la goutte?  Avantage supplémentaire, ces gouttes non confinées dans un canal à une dimension (pour le déplacement) peuvent être déplacées sur une surface (deux dimensions).

D’où des possibilités plus nombreuses (mais l’intérêt est de gagner du temps) de gérer leur déplacement et les faire réagir entre elles.

Pour cela, les microgouttes sont placées sur une matrice de carrés. Au dessus, un réseau de fils d’or (semblable à ce que l’on utilise pour les microcontacts) qui joue le rôle de caténaire électrique pour les gouttes. Les liquides biologiques sont conducteurs. En modifiant le potentiel électrique (adressage de chaque carré) il se crée une force motrice qui pousse la goutte en X ou en Y.

Il est même possible de réaliser la fusion de deux gouttes ou leur séparation en deux.

Christian Guyard
(envoyé spécial à Grenoble)

Pour en savoir plus
Sites à consulter
- CEA, www.cea.fr 
- Direction de la recherche et de la technologie du CEA www.drt.cea.fr
- Europractice  www.europractice.com
- Pôle minatec  www.minatec.com
- Projet Telecar www.biomed.ntua.gr/telecare
- Centre suisse des microtechniques www.csem.ch
- Apibio   www.apibio.com

Bienvenue !

Vous êtes désormais inscrits. Vous recevrez prochainement notre newsletter hebdomadaire Industrie & Technologies

Nous vous recommandons

Les surfaces superhydrophobes s'ouvrent aux applications en gagnant en robustesse

Les surfaces superhydrophobes s'ouvrent aux applications en gagnant en robustesse

Concilier superhydrophobie et robustesse, voilà ce qu'a réussi à réaliser une équipe internationale de[…]

[Portrait] Orphée Cugat, le magnétisme hors-piste

Interview

[Portrait] Orphée Cugat, le magnétisme hors-piste

Impression 3D, nanotubes de carbone, AirCyber… les meilleures innovations de la semaine

Impression 3D, nanotubes de carbone, AirCyber… les meilleures innovations de la semaine

Repousser les limites de la loi de Moore grâce aux nanotubes de carbone

Repousser les limites de la loi de Moore grâce aux nanotubes de carbone

Plus d'articles