Sciences & Techniques: Le bel âge du microprocesseur

« la probabilité qu'une soudure lâche quelque part dans l'accablant labyrinthe de fils qui relient les transistors est très supérieure à celled'une panne de transistor.

De plus, en augmentant sans cesse le nombre de conducteurs, on relève dans la même proportion le risqued'un branchement défectueux lors de la fabrication. Pour limiter ces problèmes, les constructeurs commencèrent par diviser le circuit en cartes ne comprenant que quelques dizaines decomposants - transistors, bien sûr, mais aussi résistances, diodes, selfs (bobinages) et capacités (condensateurs).

Il étaitrelativement aisé de contrôler chaque carte, qui était ensuite enfichée sur une prise idoine du bâti.

Le nombre de soudures n'était pasdiminué pour autant, mais il devenait plus facile de localiser les points défectueux. Une autre approche, réclamée en 1957 par l'armée, qui souhaitait une fiabilité absolue pour ses torpilles, ses missiles et ses fusées,fut celle des micromodules : transistors et autres composants étaient assemblés sur de petites tranches de céramique ayant à peuprès le diamètre d'un crayon.

Ces tranches étaient ensuite empilées, puis reliées par des fils tout autour des bords ; la pile ainsiconstituée devait être enfichée sur des circuits imprimés.

Là encore, on ne réduisait pas le nombre de soudures ; on ne faisait qu'enchanger la disposition. Les ordinateurs de première génération avaient été arrêtés par les claquages aléatoires des lampes radio , et ceux de seconde génération se voyaient bloqués dans leur ascension par les défauts tout aussialéatoires des soudures.

Il fallait surmonter ce second obstacle, faute de quoi les performances descalculatrices resteraient limitées : et la seule façon d'y parvenir consistait à se passer des soudures. Le premier à en avoir eu l'idée fut le Britannique Dummer, en 1952, avec son projet de circuit électrique sans fils : un ensemblemonolithique fait de composants superposés.

Imaginons, par exemple, qu'il faille relier quatre montages électriques à un fil uniqued'arrivée du courant.

La solution classique consiste à souder quatre fils auxiliaires au bout de ce conducteur principal pour alimenterles quatre montages.

Avec la solution monolithique, le fil d'arrivée est façonné dans la masse comme une fourchette et se termine parquatre dents qui iront aux appareils : un ensemble d'un seul bloc, sans soudures ni discontinuités. Mais, en 1952, personne n'avait la moindre idée de la manière dont on pourrait appliquer ce principe à tout un circuit électrique ; et ce,pour une raison simple : tout circuit doit être monté sur un isolant, ce qui implique un soubassement sur lequel implanter descomposants qu'il faudra ensuite relier...

par fils et soudures ! Or, à cette époque, les transistors étaient à base de germanium, unsemi-conducteur qu'aucun traitement chimique ou physique ne permet de transformer en isolant ou en conducteur. Par chance, en 1954, Frosh et Derick, deux chercheurs des laboratoires américains Bell, découvrirent qu'on pouvait, par voiechimique, oxyder en surface le silicium, un autre semi-conducteur, pour obtenir de la silice, qui est parfaitement isolante (la silicecristallisée n'est autre que le quartz).

Une même tranche de silicium pouvait donc être modifiée localement pour donner soit un semi-conducteur de type p ou n soit un isolant.

De plus, on pouvait aisément y déposer un mince film de métal - en l'occurrence, del'aluminium - pour assurer les liaisons conductrices. L'idée de Dummer - faire un circuit complet monobloc - pouvait prendre corps.

En 1958, un chercheur de la société Texas Instruments,Jack St.

Clair Kilby, réussissait à fabriquer des résistances, puis des capacités, à partir du silicium - seuls les dispositifs à inductionmettant en jeu les champs magnétiques créés par des bobinages échappent totalement à la technologie des semi-conducteurs. Kilby avait donc en main tous les éléments de base.

A la fin de 1958, il réalisait le premier circuit intégré expérimental en germanium :la plupart des employés de Texas Instruments étant en vacances à cette période de l'année, il n'avait pu se procurer le morceau desilicium approprié.

Ce premier circuit à cinq composants était encore très rudimentaire, puisqu'il comportait des collages et desliaisons par fils d'or.

Il avait toutefois le mérite d'ouvrir la voie.

De plus, Kilby avait bien précisé que seul le silicium permettrait de faireun vrai circuit d'un seul tenant. Il fut écouté au-delà de ses espérances.

En 1959, le physicien suisse Hoerni, l'un des fondateurs de la firme Fairshild, inventait letransistor planaire, fait de couches superposées.

L'année suivante, son collègue Robert Noyce utilisait cette découverte pour réaliser le premier vrai circuit intégré bâti sur une tranche de silicium d'un seul tenant.

Gravée par lithographie, enrichie aux bons endroits avecdes dopants pour établir les jonctions p-n ou n-p, métallisée selon des canaux étroits pour assurer les liaisons électriques, oxydée parplaces pour créer une zone isolante, la tranche de silicium formait enfin ce circuit monolithique sans fils dont avait rêvé Dummer. La puce à tout faire Les ingénieurs de Texas avaient suivi la même voie.

Dès 1961, Fairshild et Texas fabriquaient à grandeéchelle des circuits intégrés dont le seul défaut était de coûter dix fois plus cher que les circuitsordinaires, dotés de fils et de transistors séparés.

Le programme Apollo de conquête de la Lune , lancé en mai 1961, allait balayer cet inconvénient : comme on pouvait dépenser sans compter, et comme lescircuits câblés n'étaient pas assez fiables pour qu'on envoie sur la Lune en toute sécurité une fusée ayant des hommes à bord, on se tourna vers les circuits intégrés.. »