Silicium sur isolant
597120
31854061
2008-07-24T16:24:28Z
Ginosbot
392252
robot Modifie: [[de:Silicon on Insulator]]
{{ébauche|électronique}}
Le '''Silicium Sur Isolant''' (en [[anglais]] : '''SOI''' ou '''Silicon On Insulator''') est une structure constituée d'un empilement d'une couche de [[silicium]] (de 50 nm à quelques µm d'épaisseur) sur une couche d'isolant. Cet isolant peut être du [[saphir]] (''Silicon-On-Sapphire''), de l'[[air]] (''Silicium-On-Nothing'') ou du [[dioxyde de silicium]] (SiO<SUB>2</SUB>).
Cette technologie est une alternative prometteuse au silicium brut dans la réalisation de [[transistor]]s [[micro-onde]]s. En effet, malgré son coût de développement supérieur de 10 % par rapport aux technologies classiques sur substrat massif, le gain en performance est évalué entre 20 et 35 %. Les fréquences de coupure sont supérieures à 150 GHz pour la technologie 130 nm. Avec l'utilisation de substrats fortement résistifs, les pertes sont diminuées et les performances accrues notamment au niveau du bruit micro-onde. Ainsi, les performances fréquentielles des dispositifs fabriqués sur des technologies silicium sont à revoir à la hausse. Il est généralement admis que la technologie SOI permet de gagner une génération de puce.
La technologie SOI compte plusieurs procédés industriels qui ont été développés pour réaliser un film de silicium sur une couche isolante. Le plus ancien est le SOS ou Silicon-On-Sapphire. Depuis les [[années 1980]], d'autres techniques ont été mises au point et sont devenues des standards industriels. Les deux principaux procédés sont le [[SIMOX]] et le [[BSOI]] dont une technique dérivée est la technologie [[Smart Cut]]™ de la société [[Soitec]]. Ces dernières techniques de fabrication dominent actuellement le marché du SOI, notamment la technique Smart Cut™ qui représente environ 90% de la production actuelle de SOI.
== le principe en bref...<ref>{{cite journal |last = Waldner |first = Jean-Baptiste |authorlink = Jean-Baptiste Waldner |title = Nano-informatique et Intelligence Ambiante - Inventer l'Ordinateur du XXIème Siècle [http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Special:Booksources&isbn=2746215160] |publisher = [[Hermes Science]] |place = London |date = 2007 | pages = p126-p127 |isbn = 2746215160}}</ref> ==
L'approche SOI consiste à interposer une fine couche isolante d’oxyde de silicium entre l’épi-couche et le substrat en silicium.
Pour faire germer l’épi-couche, on a recours à l’[[épitaxie]] (i.e. le procédé permettant aux atomes se déposant de se placer correctement, donc de s’organiser dans un monocristal continu et sans défauts aux interfaces).
La mise en œuvre est délicate car il faut respecter la continuité du substrat de silicium. L’idée consiste à faire naître l’isolant à l’intérieur du silicium par une technique dénommée SIMOX (ou Separation by IMplantation of Oxygen, une injection à très haute température d’oxygène purifié).
== Historique ==
* 1963 : Synthèse du SiO2 par implantation d'oxygène ;
* 1964 : Début de la technologie SOS ;
* 1976/1978 : HP/Toshiba lance des micro-processeurs 16-bit en CMOS SOS ;
* 1978 : Naissance du procédé SIMOX mis au point par Izumi au NTT ;
* 1982 : Première mémoire SRAM de 1kB crée chez NTT ;
* 1987 : HP réalise des circuits CMOS SOI complètement déplété ;
* 1988 :
** Circuits CMOS complètement déplétés à 2 GHz de [[Hewlett-Packard]] ;
** Le LETI crée un microprocesseur 16-bit en SIMOX ;
* 1989 : AT&T réalise un circuit CMOS complètement déplété à 6,2 GHz ;
* 1991 :
** MOSFET SOI de 14 GHz de fT réalisé par Westinghouse ;
** Naissance du procédé Smart Cut™ mis au point par ''Michel Bruel'' au LETI (''Laboratoire d'Électronique de Technologie de l'Information'') ;
* 1993 : MOSFET SOI de 23 GHz de fT réalisé par Westinghouse ;
* 1994 : Le LETI crée un microprocesseur 32-bit en SIMOX. Technologie 0,35 µm ;
* 1997 : Technologie 250 nm. [[PowerPC]] 32-bit créé en Technologie 0,25 µm par IBM ;
* 1998 : PowerPC 64-bit créé par [[International Business Machines Corporation|IBM]] ;
* 2001 : Technologie 120 nm. fT et fmax ~150 GHz pour un nFET SOI avec Lg effective ~70 nm ;
* 2002 : Transistor le plus petit du monde créé par IBM. Lg~6 nm et tsi~6 nm ;
* 2003 : Technologie 90 nm. Alliance IBM et AMD pour la création de dispositifs en technologie 65 nm pour 2005.
* 2004 : SOITEC et ASM produisent des tranches de SOI de 300 mm de diamètre. Commercialisation par AMD de processeur 64 bit [[Opteron]] et [[Athlon]] en technologie 130 nm et 90 nm ;
* 2005 : Technologie 65 nm en développement.
== Les Acteurs ==
Les principaux acteurs dans le domaine des substrats SOI sont donnés ci-dessous. Pour les principales industries, la marque du produit et/ou le diamètre maximal de la tranche sont indiqués entre parenthèses. Pour plus d'informations, le lecteur pourra se référer aux sites internet de ces fondeurs.
* SOS : Peregrine (UTSi), Kyocera, Union Carbide, Asahi kasei ;
* ZMR : [[Mitsubishi]] ;
* SIMOX : IBIS (Advantox MLD-UT, 300 mm), SUMCO (200 mm), IBM (300 mm), NSC, Komatsu ;
* BSOI : Soitec (Unibond, 300 mm), Canon (Eltran, 300 mm), SiGen (Nanocleave, 300 mm), Shin-Etsu Handotai (Unibond, 300 mm), Ultrasil Corporation (200 mm), Sumco (150 mm), Isonics (200 mm), OKMETIC (200 mm), BCO, Hughes, SiBond.
L'entreprise française [[Soitec]] possède actuellement environ 80% du marché mondial du SOI. Un marché qui est actuellement en pleine expansion.
== Liens ==
* [http://www.soitec.fr Soitec] - Site internet de la société Française Soitec (Bernin - 38).
* [http://www-leti.cea.fr/fr/index-fr.htm CEA-LETI] - Site internet du centre de recherche : CEA/LETI (Grenoble - 38).
* [http://www.amdboard.com/soispecial.html AMDboard] - Site internet d'AMD avec des informations sur la technologie SOI.
<!--
'''Silicon on insulator''' ('''SOI''') is a layered structure consisting of a thin layer of [[silicon]], from 50 [[nanometre|nm]] to 100 [[micrometre|µm]], which is created on an insulating [[wafer (electronics)|substrate]], which is usually [[sapphire]] or [[silicon]] with an [[nonconductor|insulating]] layer of [[silicon dioxide]] 80 nm thick on its surface. This process reduces the amount of electrical charge that the [[transistor]] has to move during a switching operation, increasing speed (up to 15%) and reducing switching energy (up to 20%) over [[CMOS]]-based chips. SOI chips cost more to produce and are generally used for high-end applications.
A popular SOI technology is [[Silicon on sapphire]] (SOS), used in special [[rad-hard]] applications in [[military]] and [[aerospace]].
SOI differs from generic CMOS in that its silicon junction is above an electrical insulator. The advantage is that this insulator reduces the [[capacitance]], meaning the transistor has less to charge-up before completing a switch, which results in reduced switching time. SOI devices are usually inherently [[latchup]] resistant.
SOI wafers are produced by one of two main methods:
*''SIMOX'' - '''S'''eparation by '''IM'''plantation of '''OX'''ygen - uses an oxygen [[ion implantation|ion beam implantation]] process followed by high temperature annealing to create a buried SiO2 layer.
*''Smartcut'' is another method developed by the French firm [[Soitec]] that bonds the oxidized surface of two wafers together and then splits most of the top wafer away along a band of implanted [[hydrogen]] bubbles. The thin layer of silicon that is left behind is isolated from the substrate by what was originally the surface oxide layers.
==Use in industry==
As of 2005, SOI technology is being gradually adopted by digital [[integrated circuit]] manufacturers. In particular, [[Sony]], [[Nintendo]], and [[Microsoft]] plan to use it in production of their [[List of video game consoles#Future|next-generation]] video game consoles. It is important to note that the SOI based-[[Microprocessor|processors]] that are going into these machines are all manuactured by [[IBM]] with the exception of the Sony Playstation. Many [[Apple Computer|Apple]] and high-end IBM servers have used SOI based microprocessors for some time. Apple microprocessors are manufactured by IBM and [[Freescale Semiconductor]]. It should be noted that while Sony, AMD, and [[Chartered Semiconductor Manufacturing|Chartered Semiconductor]] manufacture their own SOI-based technologies, each of these companies is partnered with IBM, which licenses the technology to them. It is commonly acknowledged that SOI combined with other factors has given AMD microprocessors an advantage over Intel in terms of power efficency and speed.
==External links==
*[http://www.amdboard.com/soispecial.html AMDboard] - a site with extensive information regarding SOI technology
* [http://www.soitec.fr Soitec] - The official website of Soitec
-->
== Références ==
{{Références}}
{{Portail|chimie|physique|électricité et électronique}}
[[Catégorie:Fabrication de circuits électroniques]]
[[Catégorie:Semi-conducteur]]
[[de:Silicon on Insulator]]
[[en:Silicon on insulator]]
[[eo:Silicio sur izolilo]]
[[es:Silicon on insulator]]
[[ja:SOI]]
[[pl:Silicon on insulator]]
[[ru:Кремний на изоляторе]]
[[sk:Silicon on insulator]]
[[sv:SOI]]
[[zh:SOI]]