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Seagate maîtrise l'infiniment petit

Ridha Loukil

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Seagate maîtrise l'infiniment petit

© D.R.

En Irlande, le leader mondial des disques durs fabrique des têtes de lecture à l'échelle nanométrique. Un savoir-faire au coeur de sa compétitivité. Visite guidée de l'usine.

Une fabrication en salles blanches, des opérateurs habillés en blanc de la tête aux pieds, une ambiance de travail sous lumière jaune, des équipements de lithographie signés ASML et Nikon... Tout laisse croire que nous avons affaire à une production de circuits intégrés électroniques. Erreur ! Nous sommes sur le site industriel de Seagate Technology, à Springtown, en Irlande du Nord. Dans cette gigantesque usine, située près de Londonderry, à 70 km de Belfast, le numéro 1 mondial des disques durs fabrique ce qui constitue le coeur technologique de ses produits : la tête de lecture-écriture. Un composant miniature mais qui joue un rôle clé dans la compétitivité du géant californien.

La tête de lecture-écriture détermine la densité de stockage et une grande partie des performances du disque dur. C'est pourquoi Seagate Technology, comme d'ailleurs ses deux grands concurrents, l'américain Western Digital et le japonais Hitachi Global Storage Technology, tient à en maîtriser le développement et la production. Dans son usine irlandaise, la seule du genre en Europe, et la plus grosse du monde, il emploie 1 400 personnes et fabrique 2 millions de têtes par jour. Soit près de 80 % des 400 millions de têtes intégrées dans les 183 millions de disques durs qu'il a livrés sur l'exercice 2008. « Les têtes de lecture-écriture fabriquées dans notre usine équipent près d'un disque dur sur trois du marché », affirme fièrement John Spangler, directeur général du site industriel en Irlande du Nord.

Seuls quatre fabricants dans le monde

Merveille de miniaturisation et de haute technologie, la tête de lecture-écriture comprend deux éléments distincts fabriqués en un seul bloc sur une galette en céramique (carbure d'aluminium et de titane). L'un est dédié à l'écriture magnétique des données, tandis que l'autre est voué à la lecture par magnétorésistance géante à tunnel (TGMR ou Tunneling giant magneto-resistance). Chez Seagate Technology, le tout mesure aujourd'hui 40 à 50 nm. Il n'existe dans le monde que quatre fabricants : les trois premiers producteurs de disques durs, qui réservent ce composant à leur marché captif, et le japonais TDK, seul fournisseur du marché libre.

En plus de son site irlandais, Seagate Technology dispose de son usine historique à Minneapolis (Minnesota), aux États-Unis. Elle est aujourd'hui spécialisée dans les nouvelles technologies, les petites séries et les produits spécifiques. Implantée en 1993, l'usine de Springtown se concentre, elle, sur la fabrication en masse de produits à technologie mature. Mais elle est de plus en plus impliquée dans le développement et le lancement de nouveaux produits. Elle dispose pour cela d'une équipe de cinquante chercheurs, soutenus en aval par près de trois cents ingénieurs et techniciens pour le développement et l'industrialisation. Ces chercheurs travaillent en réseau avec les autres équipes R & D de la société dans le monde. « Sur les dix nouveaux disques durs lancés en 2008, neuf utilisent des têtes fabriquées chez nous », confie John Spangler.

À Springstown, la fabrication se déroule dans deux salles blanches, d'une surface totale de 12 500 m2 et de classe 100 (soit moins de 100 particules de 0,5 µm par pied cube d'air). Elle aligne des équipements, pour la plupart identiques à ceux rencontrés dans l'industrie des puces électroniques. Certains comme les machines de photolithographie aux UV profonds d'ASML valent la bagatelle de 7,5 millions d'euros pièce. « Nous utilisons les mêmes procédés que dans les semi-conducteurs. La principale différence réside dans le type de matériaux manipulés », explique John Spangler. Comme pour les mémoires ou les microprocesseurs, les têtes sont fabriquées par dizaines de milliers à la fois sur une galette. Mais au lieu d'utiliser le silicium, elle est céramique.

Jusqu'à 0,2 nanomètre d'épaisseur !

Dépôt de résine photosensible, exposition aux UV, développement chimique, dépôt de couches minces en phase vapeur, gravure chimique, nettoyage, contrôle... Les opérations s'enchaînent et se répètent pour réaliser les 30 à 45 couches nanométriques de la tête de lecture. L'épaisseur de ces films ne dépasse pas les 2 nm. Certains descendent même à 0,2 nm ! L'une des couches clés est celle faisant office de tunnel, c'est-à-dire de résistance variable en fonction de l'orientation magnétique du point à lire sur le disque. Réalisée par déposition d'oxyde d'aluminium ou de magnésium, elle mesure à peine 1 nm. « Nous sommes de plain-pied, et depuis longtemps déjà, dans les nanotechnologies », souligne John Spangler.

La fabrication compte environ deux cents opérations. Le cycle de production s'étale en moyenne sur soixante jours. Mais le traitement proprement dit des galettes prend quinze jours, hors intervalles d'attente entre les opérations de refroidissement, par exemple.

Pour augmenter la productivité, l'usine a entamé en juillet 2007 la migration de la fabrication des galettes de 6 pouces (150 mm de diamètre) vers des galettes de 8 pouces (200 mm de diamètre), doublant ainsi le nombre de têtes produites par galette. Un investissement de 180 millions d'euros a été programmé sur deux ans pour cette conversion.

Parallèlement à cet effort, Seagate Technology se tient prêt à relever les prochains défis de la miniaturisation. La réduction de taille de la tête de lecture ne semble pas près de s'arrêter. Le prototype de 20 à 30 nm annoncé par Hitachi Global Storage Technology le démontre. L'évolution passée illustre le chemin déjà parcouru et donne une idée de ce qui pourrait se produire. « Il y a quatorze ans, quand je suis entré à l'usine de Springtown, la galette de 6 pouces fournissait 2 000 têtes, se souvient Ciaran Murphy, responsable du contrôle de la production, Aujourd'hui, elle en donne 30 000 ! »

L'ENTREPRISE

- Création en 1979 - Numéro 1 mondial des disques durs avec quelque 33 % de part de marché - 54 000 personnes dans le monde - 12,7 milliards de dollars de chiffre d'affaires au dernier exercice clos le 30 juin 2008 - 183 millions de disques durs livrés sur l'exercice 2008

UNE MÉGA USINE...

La plus grosse usine de têtes de lecture-écriture de disques durs dans le monde 4,5 hectares, dont 12 500 m2 de salles blanches de classe 100 Un investissement de plus de 1 milliard de dollars Effectif : 1 400 personnes 2 millions de têtes fabriquées par jour

... POUR UN NANO COMPOSANT

La tête de lecture-écriture d'un disque dur mesure entre 40 et 50 nm Elle combine entre 30 et 45 couches minces, dont l'épaisseur peut varier de 0,2 à 2 nm Sa production nécessite 200 étapes de fabrication et un délai de 60 jours 30 000 produits fabriqués ensemble sur une galette (wafer) de 150 mm de diamètre et le double sur une galette de 200 mm de diamètre.

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