Laser EUV et lithographie EUV : définition, domaines d’application, exemples
En raison de la numérisation croissante, la technique et l’économie sont tributaires de progrès constants. L’un des domaines les plus importants est la puissance des ordinateurs. Une puissance informatique élevée permet d’améliorer la conduite autonome, les terminaux mobiles ou les progrès dans le domaine de l’intelligence artificielle. Le défi de l’amélioration consiste à placer toujours plus de transistors sur de petites puces.
Fonctionnement de la technique innovante
Les petites puces électroniques des smartphones contiennent actuellement 10 milliards de transistors. Ceux-ci possèdent déjà un million de fois la puissance de calcul dont pouvait se targuer l’ordinateur utilisé pour l’alunissage de 1969. Au début des années 1970, les micro-puces de même taille contenaient environ 2 000 transistors. En 1965, Gordon Moore, cofondateur de la société Intel, a prédit que le nombre de transistors dans les puces doublerait tous les deux ans. Au cours des décennies suivantes, il s’est avéré qu’il avait raison. Cette loi est devenue connue sous le nom de « loi de Moore ». Néanmoins, les étapes menant à l’amélioration deviennent de plus en plus compliquées après un certain temps en cas d’évolution exponentielle.
Depuis 40 ans, la fabrication de puces électroniques s’effectue à l’aide de la technologie de la lithographie optique. Les structures des composants électroniques sont transférées d’un masque sur une plaquette de silicium. Le processus est répété une centaine de fois en utilisant différents masques. On obtient ensuite une structure tridimensionnelle de pistes conductrices et de transistors. Une image nette de petites structures dépend de petites longueurs d’onde et de grands angles d’ouverture de l’optique.
Ces dernières années, ce procédé a atteint ses limites en raison des exigences croissantes de la technique et de l’économie. La lithographie EUV offre de nouvelles opportunités et pourrait repousser ces limites, ce qui est particulièrement intéressant pour les plus grandes entreprises électriques d’Allemagne. Pour simplifier, un système de lithographie EUV se compose de trois éléments essentiels : Une source de rayonnement avec protection contre les résidus et un collecteur, une plaquette avec un vernis photosensible et une optique et un masque de formation d’image. Le nouveau procédé mise sur d’autres gammes de longueurs d’onde et se focalise sur la lumière fortement ultraviolette comme source de rayonnement. Les ultraviolets sont des ondes très courtes. De plus, l’orientation vers des systèmes optiques et des miroirs sophistiqués permet de reproduire des structures minuscules. Le collecteur fait office d’optique collectrice afin que le rayonnement puisse être utilisé pour le processus d’exposition. Le rayonnement est ensuite réfléchi en direction de l’installation de lithographie. Une installation ASLM expose plus de 170 wafers par heure. La laque est structurée avec précision par un masque optique sur les wafers. Cela permet de créer des structures très fines de sept nanomètres. La comparaison suivante permet de se faire une idée : le système traditionnel travaillait avec des plages d’ondes lumineuses de 193 nanomètres, tandis que la lithographie EUV travaille dans la plage de 13,5 nanomètres. La lithographie EUV permet de fabriquer des micro-puces qui contiennent dix milliards de transistors, mais qui n’ont que la taille d’un ongle.
Cette technique n’est pas seulement tournée vers l’avenir et peu encombrante, elle est également efficace sur le plan énergétique. Par rapport à l’ancienne technique utilisant une longueur d’onde de 193 nanomètres, le nouveau procédé consomme 50 % d’énergie en moins. L’efficacité en termes d’utilisation de l’espace a pu être améliorée de 40 pour cent.
Domaines d’application et exemples de la lithographie EUV
L’évolution constante de la puissance des ordinateurs peut garantir la fabrication de circuits toujours plus petits et plus rapides. Des secteurs comme l’économie profitent justement de procédés de fabrication plus efficaces.
Dans la circulation routière, des situations imprévisibles et dangereuses peuvent rapidement survenir. La conduite autonome offre à long terme une possibilité d’améliorer la sécurité. Dans ce contexte, il est important que le logiciel ne se contente pas de freiner et de diriger automatiquement. Les programmes doivent être capables d’évaluer les situations de manière autonome afin d’anticiper et d’identifier les dangers potentiels. Ce type de conduite autonome n’est pas encore un standard dans la circulation routière actuelle. Les techniques EUV constituent toutefois une possibilité prometteuse pour la réalisation et l’amélioration durables de tels projets. Les caméras et les capteurs qui aident à évaluer les situations sont importants pour la conduite automatisée. Pour ce faire, l’environnement est enregistré et analysé en détail. Les nouvelles informations sont comparées à une base de données stockée afin de calculer une réaction appropriée. Les puces électroniques améliorées sont en mesure de créer des bases de données de plus en plus importantes et de traiter rapidement les nombreuses informations. Cela améliore la vitesse de réaction et la précision.
Les lasers EUV rendent possibles les smartphones modernes et toutes les fonctions spéciales qu’ils contiennent. Les téléphones portables sont devenus de plus en plus sûrs contre le vol grâce à l’introduction de la reconnaissance faciale. Différentes caractéristiques spéciales du visage sont transmises au smartphone par la caméra frontale, comme par exemple la distance d’un œil à l’autre. Le programme intégré compare les données reçues avec les informations enregistrées et déverrouille le téléphone si le propriétaire a pu être identifié avec succès. Le fait que les puces soient devenues de plus en plus performantes au cours des dernières années a contribué à améliorer considérablement la reconnaissance faciale. Des logiciels similaires sont utilisés dans les aéroports, par exemple.
Dans différents secteurs de services, des assistants vocaux et des chatbots sont utilisés pour simplifier le travail. Ces intelligences artificielles sont par exemple utilisées dans le service clientèle. Des programmes sont proposés sur des sites web et peuvent répondre aux questions des consommateurs. Si le logiciel ne peut pas trouver de réponse appropriée dans la base de données, des collaborateurs réels sont nécessaires. La technique EUV permet d’améliorer les chatbots et les IA. Grâce aux améliorations, les programmes sont capables de reconnaître et d’interpréter correctement les mots à double sens. Même les mots mal orthographiés peuvent être reconnus et attribués correctement. Une puissance de calcul accrue permet de disposer de bases de données de plus en plus importantes auxquelles l’IA peut avoir recours pour obtenir de meilleurs résultats.
Récompense avec le prix allemand de l’avenir
Le 25 novembre 2020 à Berlin, les lauréats du Prix allemand de l’avenir 2020 ont été annoncés. Lors d’une cérémonie officielle, les gagnants du projet « Lithographie EUV – Nouvelle lumière pour l’ère numérique » ont été honorés par le président allemand Frank-Walter Steinmeier. Le prix dans les domaines de la technique et de l’innovation a été décerné à l’équipe d’experts dirigée par le Dr Peter Kürz, le Dr Michael Kösters et le Dr Sergiy Yulin.
Le Prix allemand de l’avenir, l’une des distinctions scientifiques les plus importantes d’Allemagne, est décerné depuis 1997. L’accent est mis sur la distinction de produits prêts à être utilisés dans les domaines de la technique, de l’ingénierie et des sciences naturelles. Lors de l’attribution, le jury se concentre également sur le potentiel social et économique des projets innovants. Seules trois équipes et leurs innovations sont sélectionnées chaque année.
Photo by Artem Bryzgalov on Unsplash