Le monde incroyable des semi-conducteurs

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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.

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Le monde incroyable des semi-conducteurs

  1. 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
  2. 2. 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
  3. 3. 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
  4. 4. STMicroelectronics - Crolles 1 & 2
  5. 5. 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
  6. 6. autre 17% batterie 3% connectivité 9% semiconducteurs 51% écran 20% = 23%
  7. 7. du sable au composant
  8. 8. SiO2
  9. 9. 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
  10. 10. 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
  11. 11. SiO2 quartzite Si pur à 97% Si pur à 99,9999%
  12. 12. silicium monochristallin silicium polychristallin silicium amorphe cellules photovoltaïques circuits intégrés rendement photovoltaïque <6% 11-16% 13-22% dopants wafers
  13. 13. czochralski 1420oC
  14. 14. 5m à 12m
  15. 15. > 2 m de long > 30 cm de diamètre
  16. 16. 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
  17. 17. élimination de la résine photosensible au detetramethylammonium hydroxide
  18. 18. attaque de la partie exposée du silicium pour creuser "un trou", par gravure au plasma
  19. 19. 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
  20. 20. masque d'isolant (SiO2) pour la première couche de métallisation
  21. 21. métallisation au cuivre pour relier entre eux les transistors
  22. 22. polissage chimique pour enlever l'excédent de cuivre
  23. 23. jusqu'à 7 étages de cuivre superposés pour relier les transistors
  24. 24. transistors cuivre
  25. 25. packaging
  26. 26. miniaturisation et productivité
  27. 27. Intel Core 2013 (Haswell)22 nm Apple A728 nm
  28. 28. OPC : optical proximity correction
  29. 29. Tri-GateFinFET FD-SOI
  30. 30. Si SiO2
  31. 31. Lithographie en ultra-violet extrême (EUVL) ASML NXE-3300 Source de lumière: plasma généré par laser (par Cymer) + gravure sous vide
  32. 32. blocs d'IP
  33. 33. 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
  34. 34. mémoires
  35. 35. capteurs photo/vidéo
  36. 36. CMOS BSI back-side illumination CMOS
  37. 37. optronique
  38. 38. électrons 1-3 GHz silicium électronique photonique photons 50 GHz éléments III-V 28 nm >300 nm 12 pouces 3 pouces
  39. 39. graphène
  40. 40. 40 à 100 GHz
  41. 41. capteurs et objets connectés
  42. 42. technologies semiconducteurs nano-machines capteurs bio-chimiques micro-fluidique
  43. 43. making of ???
  44. 44. 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

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