Description des enjeux industriels de la fabrication des semi-conducteurs (chipsets et processeurs), leur processus de fabrication de bout en bout à partir du sable et les grandes tendances technologiques.

1. le monde incroyable
des semiconducteurs
olivier ezratty
conseil en stratégies de l’innovation
olivier@oezratty.net, http://www.oezratty.net
web2day, Nantes, 4 juin 2014

3. Rank
2012
Rank
2013
Fournisseur
CA 2012
($m)
CA 2013
estimé
Croissance
2012-2013
Part de
marché 2013
(%)
Nombre
de fabs
1 1 Intel 49,089 48,030 -2.2 15.2 16
2 2 Samsung Electronics 28,622 29,644 3.6 9.4 2
3 3 Qualcomm 13,177 17,276 31.1 5.5 0
7 4 SK Hynix 8,965 12,836 43.2 4.1 5
10 5 Micron Technology 6,917 11,814 70.8 3.7 2
5 6 Toshiba 10,610 11,467 8.1 3.6 1
4 7 Texas Instruments 11,111 10,561 -5.0 3.3 14
8 8 STMicroelectronics 8,415 8,060 -4.2 2.6 8
9 9 Broadcom 7,846 8,011 2.1 2.5 0
6 10 Renesas Electronics 9,152 7,761 -15.2 2.5 0
Autres 146,008 149,930 2.7 47.5
Total 299,912 315,390 5.2 100

4. USA
35%
Europe
18%
Taïwan
17%
Chine
8%
Japon
6%
Singapour
5%
Corée
3%
Malaisie
2%
Israël
2%
Argentine
1%Canada
1%
Mexique
1% Abu Dhabi
1%
Count of Country
fabs dans le monde

5. STMicroelectronics - Crolles 1 & 2

6. internet
software
semico
hardware
media
IT services
telecoms
Source: Forbes 2000 compilation, société cotées,
les % sont le taux de résultat net cumulé des
sociétés du secteur, le secteur des médias
intègre les grandes agences de publicité
platforms
commodities

8. autre
17%
batterie
3%
connectivité
9%
semiconducteurs
51%
écran
20%
= 23%

9. du sable au composant

10. SiO2

13. sable de
quartz
silicium
3SiO2 + 2C + => Si + 2 CO
carbone
10 000 A
2000 °C
MG-Si : metallurgical grade Si
97%
monoxyde
de carbone
électrodes

15. Si + 3 HCl => SiHCl3 + H2 + chaleur
lingot
gaz gaz gaz
2 SiHCl3 + 2 H2 => 2 Si + 6 HCl
gaz gaz gaz
poudre
+ 3 HCl => chlorides + H2 + chaleur
P
B
Al
Fe
purification du siliciumimpuretés

16. SiO2
quartzite
Si
pur à 97%
Si
pur à 99,9999%

17. silicium
monochristallin
silicium
polychristallin
silicium
amorphe
cellules photovoltaïques
circuits intégrés
rendement
photovoltaïque
<6% 11-16% 13-22%
dopants wafers

18. czochralski
1420oC

19. 5m à 12m

20. > 2 m de long
> 30 cm de diamètre

28. UV
lavage des wafers
peroxyde d'hydrogène
hydroxyde d'ammoniaque
couche de vernis
photosensible
centrigugeuse
relavage
puis exposition aux UV au
travers d'un masque
zone exposée

29. élimination de la résine
photosensible au
detetramethylammonium
hydroxide

30. attaque de la
partie exposée du
silicium pour
creuser "un trou",
par gravure au
plasma

31. High-k Metal Gate
(HKMG)
au halfnium
ou au zirconium
à la place du SiO2
utilisé jusqu'au
90 nm
dopage au
phosphore (N)
CVD (chemical
vapor deposition)
et implantation
d'ions

32. masque d'isolant
(SiO2) pour la
première couche de
métallisation

33. métallisation
au cuivre pour
relier entre eux les
transistors

34. polissage chimique
pour enlever
l'excédent de cuivre

35. jusqu'à 7 étages de
cuivre superposés
pour relier les
transistors

36. transistors
cuivre

38. packaging

39. miniaturisation et productivité

40. Intel Core 2013 (Haswell)22 nm
Apple A728 nm

44. OPC : optical proximity correction

45. Tri-GateFinFET FD-SOI

46. Si SiO2

49. Lithographie
en ultra-violet extrême
(EUVL)
ASML NXE-3300
Source de lumière:
plasma généré par laser
(par Cymer) +
gravure sous vide

56. blocs d'IP

62. SoC (System on Chip)
GPU
# de cœurs
clock
vidéo + audio
encodage
décodage
multistreams
full HD to 4K
HEVC
frames/sec
voice recognition
noise cancelling
baseband modem
3G
4G / LTE
positioning
GPS
GLONASS
Wi-Fi
802.11a, b, g, n,
ac, ad
dual band
CPU
# de cœurs
clock
jeu d’instruction
type de mémoire
vitesse de bus
sécurité
HDCP
CAS, DRM
I/O
HDMI
USB 3
Bluetooth
DRAM

65. mémoires

70. capteurs photo/vidéo

73. CMOS BSI
back-side illumination
CMOS

74. optronique

76. électrons
1-3 GHz
silicium
électronique photonique
photons
50 GHz
éléments III-V
28 nm >300 nm
12 pouces 3 pouces

84. graphène

85. 40 à 100 GHz

86. capteurs et objets connectés

90. technologies
semiconducteurs
nano-machines
capteurs bio-chimiques
micro-fluidique

92. making of ???

94. Depuis juin 2005, Olivier Ezratty est conseil en stratégies de l’innovation auprès de startups, de grands groupes spécialisé dans les
médias numériques et les métiers de l’image (télévision, cinéma, photos, médias participatifs).
Il conduit des missions de veille technologiques, d’audit de R&D ou de définition de stratégies produits ou d’écosystèmes, pour notam-
ment Bouygues Télécom, TF1, TSR, SSR, SFR, SES Astra, LG Electronics, Netgem, le groupe Pages Jaunes et Skyrock (Skyblogs). intervient
aussi dans la veille sur les nouveaux usages numériques pour des clients d’autres secteurs d’activité comme L’Oréal, le Crédit Agricole, la
BNP ou Groupama, sous forme de coaching sur la stratégie marketing, de conférences, séminaires et formations. Il réalise des missions
d’expertise de startups pour divers fonds d’investissement comme Axa Private Equity et I-Source Gestion. Il est également expert,
membre et président des comités d’agrément de Scientipôle Initiative et membre du comité de sélection de la holding animatrice Fina-
réa. Il accompagne aussi quelques startups de différentes manières, comme business angel, board member, consultant ou advisor. Il
contribue à enrichir l’écosystème des startups dans le pays avec le blog “Opinions Libres” où il partage de nombreux contenus à forte
valeur ajoutée comme le Guide des Startups Hightech en France comme ses rapport de visite annuels du Consumer Electronics Show.
Enfin, il est professeur vacataire à l’Ecole Centrale Paris sur les stratégies de l’innovation dans les industries numériques.
Olivier Ezratty a démarré en 1985 chez Sogitec, une filiale du groupe Dassault, d’abord comme Ingénieur Logiciel, puis Responsable du
Service Etudes dans la Division Communication. Il y a initialisé des développements sous Windows 1.0 dans le domaine de l'informatique
éditoriale. Entrant chez Microsoft France en 1990, il y acquiert une expérience dans tous les domaines du mix marketing: produits,
canaux, marchés, communication et relations presse. Il y a notamment été Directeur Marketing et Communication de Microsoft France
et Directeur de la Division Développeurs et Plate-forme d'Entreprise dont il a assuré la création en France.
Olivier Ezratty est Ingénieur de l’Ecole Centrale Paris, 1985.
olivier@oezratty.net, http://www.oezratty.net