Les travaux indiens sur la science des matériaux sont désormais au cœur des puces dans le monde entier

Dans notre monde obsédé par le codage, les scientifiques et ingénieurs des matériaux sont sous-estimés. La recherche en science des matériaux est cruciale dans de nombreux domaines, en particulier dans le domaine des semi-conducteurs. Les puces qui alimentent nos appareils électroniques sont devenues si minuscules que l’amélioration de leurs performances et de leurs capacités nécessite un équipement spécialisé coûteux et des experts titulaires d’un doctorat en science des matériaux pour faire fonctionner ces machines et mener des expériences.
C’est un processus fascinant d’essais et d’erreurs, de test d’hypothèses et de confirmation de théories, et les ingénieurs en Inde jouent un rôle clé dans ce domaine.
Micron est un leader des puces mémoire et son équipe indienne de R&D a joué un rôle déterminant pour les aider à maintenir cette domination, déclare Anand Ramamoorthy, MD chez Micron Technology. « Micron s’efforce constamment de faire évoluer la technologie afin qu’elle se traduise par des produits ayant une plus grande capacité de mémoire, une mémoire plus dense, plus rapide et plus économe en énergie. Pour y parvenir, nous sommes constamment mis au défi au quotidien de trouver des moyens innovants de surmonter certaines des complexités extrêmes posées par les phénomènes physiques de base et les propriétés impliquant les matériaux », dit-il.

Un exemple, dit Ramamoorthy, est leur rencontre constante avec des contraintes mécaniques dans ce qu’ils appellent les «microstructures» des puces. « À certains endroits, la contrainte menace l’intégrité structurelle de la puce, et nous trouvons constamment des moyens de l’atténuer. Dans d’autres endroits, nous nous efforçons de tirer parti des propriétés de contrainte des matériaux pour améliorer les performances des appareils. Dans les deux scénarios, nous jouons avec et naviguons à travers les propriétés physiques des matériaux pour trouver des solutions optimales », dit-il.
Texas Instruments exploite les talents indiens dans ce domaine crucial depuis 1985, date à laquelle elle est devenue la première entreprise mondiale à établir un centre de R&D à Bengaluru. La décharge électrostatique (ESD), par exemple, est un problème majeur de fiabilité à court terme concernant les circuits intégrés (CI) modernes, et c’est un problème pour lequel les ingénieurs indiens de TI ont élaboré des solutions. « L’ESD est un phénomène de haute tension et de courant élevé qui se produit en l’espace de quelques centaines de nanosecondes. Dans la plupart des cas, les décharges électrostatiques sont causées par une charge statique provenant des humains et de divers outils utilisés dans les environnements de fabrication/assemblage de semi-conducteurs. Les puces sont endommagées de façon permanente s’il n’y a pas de mécanismes de décharge sûrs », explique Kranthi NagothuESD, développement technologique chez Texas Instruments India.
Dans la plupart des cas, dit Nagothu, un dispositif spécial de protection des semi-conducteurs est nécessaire pour gérer en toute sécurité les décharges électrostatiques. « La conception de dispositifs de protection ESD dans les nouvelles technologies de traitement des semi-conducteurs nécessite une compréhension de la science des matériaux, du traitement des semi-conducteurs et de la physique du transport des porteurs à champ élevé. Nous travaillons en étroite collaboration avec les équipes de développement de processus et utilisons des outils de CAO (conception assistée par ordinateur) pour simuler les mécanismes de transport de courant élevé dans les matériaux semi-conducteurs afin de développer les dispositifs de protection ESD les plus petits possibles au coût le plus bas possible.
La solution proposée par l’équipe India TI était la plus petite protection ESD disponible pour n’importe quel émetteur-récepteur CAN (une puce d’émetteur-récepteur qui fait partie intégrante des automobiles modernes) sur le marché. Nagothu affirme que l’appareil répondait à toutes les certifications de fiabilité automobile requises dans le monde entier, ce qu’aucun autre produit ne peut revendiquer. « Cela a donné un énorme avantage concurrentiel à TI par rapport aux autres acteurs dans ce domaine », dit-il.
Lam Research est une autre grande entreprise qui effectue des recherches approfondies sur la science des matériaux à partir de ses centres de R&D basés en Inde. Lam conçoit et fabrique des équipements qui aident les fonderies de semi-conducteurs comme Intel, Samsung et TSMC fabriquer les puces les plus avancées au monde. L’entreprise est spécialisée dans le procédé de dépôt et de gravure. Le dépôt est un processus de fabrication dans lequel des films minces de matériaux sont déposés sur une plaquette de silicium, tandis que les processus de gravure aident à créer des caractéristiques de puce en éliminant sélectivement les films et les matériaux qui ont été déposés sur la plaquette.
Rangesh Raghavan, vice-président et directeur général de Lam Research India, déclare que les équipes indiennes de R&D ont apporté des contributions remarquables dans le domaine de la science des matériaux. « Par exemple, l’ingénierie des surfaces est essentielle pour optimiser les performances des revêtements et prolonger la durée de vie des composants. En collaboration avec une université indienne, nos ingénieurs en matériaux ont développé une nouvelle technique qui permet de déposer des revêtements très denses et sans porosité pour former une surface sans défaut », dit-il.
Gopi Chandran, directeur adjoint de la R&D chez Applied Materials India, une autre entreprise mondiale faisant de la recherche scientifique avancée sur les matériaux, déclare que les ingénieurs indiens en matériaux ayant une expérience dans la fabrication et la technologie numérique verront plus d’opportunités venir de l’industrie des semi-conducteurs. « Au cours des dernières décennies, les ingénieurs, en général, se sont tournés vers l’informatique et les industries connexes. Cela est sur le point de changer en raison des progrès des technologies des semi-conducteurs et de l’impulsion du gouvernement à travers sa mission de semi-conducteurs », dit-il.