Suivant la loi de Moore (doublement du nombre de transistors sur une puce tous les 18 à 24 mois), la fabrication de puces électroniques passe, une fois encore, à une gravure plus fine. Et c’est Intel qui donne le coup d’envoi en lançant ses premiers processeurs "Ivy Bridge" gravés en 22 nm. Limitée à 14 modèles quadricoeurs destinés aux PC de milieu et haut de gamme, l’offre devrait s’étendre à des versions double cœurs et s’enrichir pour atteindre 75 puces à la fin de l’année.
La génération précédente de processeurs Sandy Bridge, introduite par Intel en 2010, bénéficie d’une gravure de 32 nm. En augmentant la densité en transistors, le passage au 22 nm booste la puissance de traitement. Mais la miniaturisation atteint aujourd’hui un niveau tel qu’elle pose de sérieux problèmes de conception. La taille des différents éléments du transistor, à la base des circuits intégrés électroniques, devient si minuscule qu’elle n’empêche plus les courants de fuites, synonymes de pertes d’énergie, d’échauffement et de baisse des performances. Ces courants de fuites augmentent de façon exponentielle à chaque étape de miniaturisation.
Pour pallier cet inconvénient, Intel combine deux innovations. La première consiste à remplacer, pour la grille du transistor, la silice par un oxyde de hafnium, un matériau à constante diélectrique six fois plus élevé, et donc capable de bloquer davantage les courants de fuite. Cette technologie de transistor "High-k" est mise en œuvre depuis la génération de processeurs gravés en 45 nm, lancée par Intel en 2008. Mais avec le passage au 22 nm, elle ne suffit plus. Aussi Intel a-t-il réinventé une nouvelle fois le transistor en lui donnant une structure 3D. Les processeurs Ivy Bridge sont les premiers circuits intégrés du marché à faire appel à cette technologie de transistor baptisée Tri-Gate.
"A elle seule, la gravure en 22 nm aurait conduit à une augmentation des performances de seulement 20 % par rapport à la génération précédente. Combinée avec la technologie Tri-Gate, elle porte le gain à 37 %. Et à performances égales, la consommation est réduite de moitié", explique-t-on chez Intel.
Le modèle haut de gamme destiné aux PC de bureau intègre 1,4 milliard de transistors sur une puce de 160 mm2 et affiche une enveloppe thermique de 77 W. Son équivalent dans la génération précédente réunit 1,14 milliard de transistors dans un circuit de 216 mm2 et présente une consommation de 95 W. La densité a donc augmenté de 65 %, mais la consommation a néanmoins été réduite de près de 20 %.
Mais le géant californien ne s’est pas contenté de miniaturiser. Il a également optimisé les fonctions de traitement graphique intégrées dans la puce. Intel annonce un gain de performance de 70 % de ce côté. Le processeur satisfait ainsi 80 à 85 % des besoins graphiques sur les PC portables, sans passer par une carte graphique. Résultat : des machines plus compactes, plus légères et moins énergivores, avec une autonomie de batterie plus longue. L’américain est le premier fabricant de semi-conducteurs au monde à réussir le passage au 22 nm. La production se déroule dans trois usines : deux aux Etats-Unis et une en Israël. IBM, AMD et autre TSMC devraient suivre en 2013.
