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Une nouvelle technologie de circuits intégrés élimine la menace de "Soft Error" pesant sur les systèmes électroniques |
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 Genève,
le 16 décembre 2003 - STMicroelectronics, l'un des premiers fabricants
mondiaux de circuits intégrés, présente une nouvelle technologie de
semiconducteurs qui élimine pratiquement un problème potentiel, auquel
les fabricants d'équipements électroniques sont de plus en plus attentifs
: la vulnérabilité croissante des circuits sur silicium aux erreurs
appelées " soft errors ". Celles-ci sont provoquées par des particules nucléaires présentes en permanence et à l'origine de la faible radioactivité environnante. Provenant des rayons cosmiques ou de résidus d'éléments radioactifs présents dans tous les matériaux, ces particules ne sont pas elles-mêmes dangereuses. Elles sont toutefois susceptibles de perturber le fonctionnement des circuits sur silicium et des équipements électroniques qui dépendent d'eux. Baptisée rSRAM, la nouvelle technologie de STMicroelectronics, développée sur le site de la R&D centrale de ST à Crolles (Isère), apporte une protection bien plus forte contre les effets des particules atomiques parasites, sans alourdir les coûts ni pénaliser les performances. Les semiconducteurs qui équipent des appareils comme les téléphones mobiles, les PC ou les serveurs sophistiqués permettant les connexions Internet et les communications, sont généralement appelés " systèmes sur puce ". Ces composants contiennent des dizaines, voire des centaines de millions de minuscules transistors, fabriqués et interconnectés sur des puces de silicium de la taille d'un ongle. Beaucoup de ces transistors servent à former des mémoires SRAM (mémoires RAM statiques) embarquées : un type de mémoire électronique permettant le stockage et la consultation de données à très grande vitesse. Conformément à une trajectoire rythmée par la " loi de Moore ", du nom de l'ingénieur qui l'a observée le premier, chaque nouvelle génération de la technologie sur silicium, développée tous les dix-huit à vingt-quatre mois, se caractérise par des transistors deux fois plus petits. Les nouveaux circuits intégrés sont ainsi plus rapides, plus petits et moins chers. Mais plus les transistors sont petits, plus ils sont exposés aux effets des particules ionisantes parasites. A l'intérieur des circuits, l'information est généralement stockée dans les transistors sous forme de charges électriques. Le passage d'une particule nucléaire, du type neutron ou particule alpha, à travers le circuit peut modifier la charge contenue dans un transistor voisin. Ces modifications de charges donnent naissance à une " soft error ". Sans être physiquement endommagé, le circuit peut contenir temporairement des données erronées. Cette " soft error " peut provoquer un dysfonctionnement momentané du circuit, même s'il est indétectable lors de tests ultérieurs. . Résoudre le problème. Toujours plus petits, les transistors de mémoires SRAM embarquées deviennent de plus en plus vulnérables à la radioactivité environnante. Or l'importance de ce type de mémoire dans les circuits s'accroît de manière exponentielle : elles représentent aujourd'hui plus de 50 % des transistors d'un circuit intégré typique. Selon l'ITRS (Programme International de l'Evolution technologique des Semiconducteurs), cette proportion devrait atteindre 90 % à la fin de cette décennie. Les mémoires SRAM embarquées occupent une place croissante dans les systèmes sur puce, car elles offrent de meilleures performances en matière de stockage de codes et de données. "Avec les technologies actuellement produites en grande série, les "soft errors" ne provoquent généralement pas de difficultés sérieuses", explique Jean-Pierre Schoellkopf, directeur de la conception avancée et des outils, au sein du groupe de la R&D centrale de ST. " Le problème posé aux fabricants d'équipements électroniques est que la miniaturisation continue des transistors et la part croissante des mémoires SRAM embarquées, nécessaires à leur développement sur le marché, rend inévitable l'apparition plus fréquente d'incidents sérieux, comme des bugs d'ordinateurs et la perte ou l'envoi erroné de données. Nous avons donc décidé de développer une technologie de mémoire SRAM embarquée plus robuste, capable d'être immunisée contre la radiation environnante, sans alourdir les coûts ni pénaliser les performances. " La solution brevetée par ST satisfait à la fois ces deux exigences : en redéfinissant la structure de la cellule de base des mémoires SRAM utilisées dans les systèmes sur puce, ST a développé une nouvelle technologie presque aussi rapide et intéressante en termes de coût que les technologies traditionnelles de systèmes sur puce, mais dotée en outre d'une quasi-immunité contre les effets des particules nucléaires parasites. "La technologie rSRAM constitue une percée stimulante, car les fabricants d'équipements électroniques seront rassurés de savoir qu'ils peuvent bénéficier des avantages coût/performance des nouvelles générations de technologies, sans s'exposer au danger croissant de " soft errors " ", précise Jean-Pierre Schoellkopf. La solution de ST est particulièrement ingénieuse, car elle n'augmente pas sensiblement la surface de silicium occupée par le circuit intégré. La fabrication d'un circuit sur silicium nécessite de nombreuses étapes complexes nécessaires à l'élaboration de la structure tridimensionnelle du circuit intégré final. Ces circuits sont toujours fabriqués en parallèle, en ayant le plus grand nombre possible de circuits sur une fine plaquette de silicium, généralement de 200 mm de diamètre. L'augmentation de la surface de la puce limite donc le nombre de circuits pouvant être fabriqués sur une plaquette, ce qui aurait pour effet d'accroître les coûts de fabrication. La modification apportée par ST à la cellule de mémoire SRAM standard réside dans l'ajout de composants additionnels appelés capacités, intégrés verticalement dans la structure de la cellule, de manière à ce que la surface de la puce (et donc son coût de fabrication) reste presque inchangée. Ces capacités ont pour effet d'accroître la quantité de charge minimum pour perturber une cellule mémoire, ce qui limite le nombre de " soft errors " pouvant intervenir lors d'un intervalle de temps donné. ST a fabriqué des circuits de test en technologie de 120 nm (la prochaine génération technologique pour la production en volume) utilisant les nouvelles cellules de mémoires rSRAM, puis les a soumis à des tests intensifs, comprenant en particulier leur bombardement par des niveaux élevés de radiation artificielle, et a mesuré le taux de " soft error " induit. Les résultats confirment que les cellules rSRAM de ST sont environ 250 fois plus résistantes aux " soft errors " que les cellules de mémoires SRAM traditionnelles. Ces cellules sont complètement immunisées contre les particules alpha et presque complètement immunisées contre les erreurs imputables aux neutrons. STMicroelectronics en bref STMicroelectronics est un leader mondial pour le développement et la réalisation de solutions sur silicium destinées à un grand nombre d'applications. Son expertise du silicium et des systèmes, sa puissance industrielle, son portefeuille de propriétés intellectuelles et ses alliances stratégiques placent ST à l'avant-garde des technologies de systèmes sur puce, et ses produits contribuent pleinement à la convergence des applications et des marchés. STMicroelectronics est coté à la Bourse de New York, de Paris (Euronext) et de Milan. En 2002, ST a réalisé un chiffre d'affaires net de 6,32 milliards de dollars et un résultat net de 429,4 millions. Des informations complémentaires sont disponibles sur le site http://www.st.com.
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