Michel Bruel

Un dépôt d'isolant révolutionne la fabrication des semi-conducteurs

En 1993, le Dr Michel Bruel brevète un procédé de production de couches minces de matériau semi-conducteur alors qu'il travaille comme chercheur au Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information du Commissariat à l'énergie atomique (CEA-Leti) à Grenoble, l'un des établissements majeurs de recherche en microélectronique en Europe. L'invention du Dr Bruel, connue sous le nom de procédé "Smart Cut", est une première étape déterminante vers la production à grande échelle de plaques de silicium sur isolant (SOI pour silicon-on-insulator en anglais) à moindre coût. Les méthodes existantes de production de plaques SOI n'étaient pas appliquées à grande échelle en raison de leur coût et de leur manque de fiabilité technique.

L'invention du Dr Bruel introduit un procédé économique en une étape pour ajouter une couche ultrafine d'isolant à des plaques de silicium de la taille d'une assiette, sur lesquelles les microcircuits sont gravés. La couche d'isolant, par exemple oxyde de silicium ou verre, bloque les courants de fuite dans le silicium et permet aux puces de fonctionner jusqu'à 40 % plus vite tout en consommant moitié moins d'énergie. Comme les puces consomment moins d'énergie, elles s'échauffent moins, un atout essentiel pour les grands serveurs, où la dissipation thermique peut poser problème.

Le substrat SOI permet de produire des dispositifs plus performants et moins consommateurs d'électricité que les techniques traditionnelles au silicium massif. Les circuits fabriqués sur un matériau SOI restent fonctionnels même dans les conditions les plus défavorables, notamment rayonnement et températures extrêmes, car la couche isolante protège les circuits des interférences.

André-Jacques Auberton-Hervé et Jean-Michel Lamure, deux chercheurs du CEA-Leti, perçoivent le potentiel de la technologie et créent la start-up Soitec à Bernin, près de Grenoble. Les chercheurs sont convaincus qu'un jour, le substrat SOI sera un matériau standard pour des composants produits en masse, essentiels aux téléphones portables, aux consoles de jeu, aux capteurs de puissance pour l'automobile et à d'innombrables autres appareils portatifs. Pendant ce temps, M. Bruel poursuit ses efforts de commercialisation du matériau SOI à la tête du laboratoire d'intégration et d'assemblage au département de microtechnologies du CEA-Leti.

Après sa création en 1992, la société Soitec met des années à démontrer la viabilité commerciale de la technique. L'étape décisive intervient lorsque Philips devient la première entreprise à utiliser des composants sur substrat SOI dans un amplificateur audio. Le monde est enfin au diapason de Soitec. La société s'est imposée comme un exemple de transition réussie entre recherche fondamentale dans un laboratoire de nanotechnologies et leadership industriel mondial dans un domaine innovant et concurrentiel. Naturellement, la technologie de M. Bruel est à la base de la réussite de Soitec.

Soitec fournit aujourd'hui 80 % des plaques utilisées par les fabricants de microcomposants électroniques dans le monde, tandis que les titulaires de licence en fournissent 10 % supplémentaires. Grâce à des contrats historiques avec des géants comme IBM, Philips et Advanced Micro Devices (AMD), les ventes de Soitec en 2005 devraient s'établir à 135 millions d'euros, soit trois fois plus que quatre ans auparavant. La société emploie aujourd'hui 530 personnes, en hausse de 100 % depuis 2000.

Freescale Semiconductor fournit Apple Computer en composants sur substrat Soitec pour ses ordinateurs portables. Par ailleurs, les consoles Sony Playstation 3 et Microsoft Xbox de nouvelle génération contiennent des puces fabriquées à partir des plaques de Soitec.

La société a récemment signé un contrat avec AMD, qui lui rapportera 126 millions d'euros en 2006. Cette année, Soitec prévoit de démarrer deux chaînes de production supplémentaires de plaques de 300 mm, tandis que huit autres chaînes sont annoncées pour l'exercice budgétaire suivant.

Le débit plus élevé et la consommation électrique inférieure qu'offrent les composants SOI ont déjà démontré les avantages de la technologie sur les marchés à haute performance. À plus long terme, le substrat SOI pourrait offrir des opportunités considérables dans le segment basse consommation. "Le substrat SOI va progressivement remplacer le silicium comme matériau de base en microélectronique. Le marché ne reviendra pas en arrière", estime M. Lamure.