« Semi-conducteurs de nouvelle génération » est un ouvrage qui reconstitue les conférences et les discussions du webinaire « Technologie des semi-conducteurs de nouvelle génération et avenir », qui faisait partie de la série d'innovations scientifiques n° 17 de l'Académie Choi Jong-hyun, organisée par l'Académie Choi Jong-hyun en avril 2023.
Cet ouvrage est principalement divisé en deux parties : une explication du développement de la technologie des semi-conducteurs et les stratégies futures de l’industrie coréenne des semi-conducteurs.
D'un point de vue technologique, cet ouvrage offre un panorama complet des principes fondamentaux des semi-conducteurs et des technologies émergentes à venir. Du point de vue stratégique, il présente une analyse approfondie des bouleversements que connaîtra l'industrie mondiale des semi-conducteurs et des stratégies de réponse de la Corée.

Début 2022, les médias ont rapporté que Hyundai Motor Company discutait d'un projet avec Samsung Electronics visant à concevoir une puce de conduite autonome haute performance.
Lorsque j'étais étudiant à l'université, la conception de circuits intégrés (CI) était un domaine important uniquement pour les fabricants de semi-conducteurs, mais de nos jours, elle s'étend même à l'industrie automobile.
À mesure que les capacités de conception des semi-conducteurs ont un impact de plus en plus direct sur la compétitivité des produits, et que les entreprises pionnières dans la fabrication de puces acquièrent un avantage certain sur leurs concurrents, la tendance à l'intégration verticale devrait s'accélérer.
À l'avenir, la conception de puces jouera probablement un rôle plus important comme levier d'innovation technologique dans un plus large éventail de domaines.
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Dans les procédés de fabrication avancés de mémoires DRAM, une seule plaquette de semi-conducteurs contient plus de 2 000 puces.
Afin de connecter correctement les nombreux transistors créés lors du processus précédent et de traiter rapidement des calculs complexes, une couche de câblage métallique doit être créée sur la couche supérieure du substrat terminé par un processus d'électroplacage.
Ensuite, lorsque plusieurs micro-motifs s'entremêlent, la surface irrégulière est polie chimiquement et mécaniquement (CMP), et les impuretés mélangées par plusieurs procédés sont également éliminées.
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Les États-Unis excellent dans la conception et l'équipement, la Corée et Taïwan excellent dans les processus en amont, Taïwan et la Chine excellent dans les processus en aval, et le Japon excelle dans les matériaux de pointe.
Les États-Unis sont pratiquement à la pointe de la conception avancée des semi-conducteurs.
Cependant, la Corée est en tête dans la conception de la mémoire DRAM.
Les logiciels d'automatisation de la conception et les cœurs IP de base nécessaires à la conception de semi-conducteurs sont principalement fournis par les États-Unis et le Royaume-Uni.
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Taïwan et la Corée sont les seuls pays capables de produire des semi-conducteurs de 10 nanomètres ou moins, ce qui est considéré comme une technologie de pointe.
Les États-Unis ne peuvent pas produire, et c'est précisément ce que les États-Unis craignent le plus.
Vous voudrez donc transférer vos capacités de fabrication de semi-conducteurs de pointe, jusqu'à 10 nanomètres ou moins, en Amérique du Nord.
C’est aussi pourquoi les États-Unis et la Chine se livrent une concurrence féroce.
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Parallèlement, la Chine, qui représente 65 % de la production mondiale de minerai de germanium, pourrait perturber la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs.
La Russie et le Canada dominent le processus et la chaîne d'approvisionnement pour la séparation du zirconium et du hafnium ; nous devons donc nous préparer aux problèmes d'approvisionnement qui peuvent survenir en provenance de ces pays.
La plupart des pays dépendent du Japon pour les masques vierges, le quartz et les résines photosensibles nécessaires aux procédés ultraviolets extrêmes.
Par conséquent, si le Japon s'engage sérieusement sur le marché de la mémoire DRAM, cela pourrait perturber la chaîne d'approvisionnement.
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Face à la crise engendrée par les restrictions américaines strictes à l'exportation vers la Chine et la perturbation des chaînes d'approvisionnement chinoises, comment la Corée doit-elle se préparer pour l'avenir ? Parmi les questions que nous devons examiner et auxquelles nous devons répondre, la première, concernant la Chine, est la suivante :
D'un point de vue technologique, jusqu'où les capacités de la Chine en matière de semi-conducteurs avancés peuvent-elles se développer ? Je pense qu'elle sera capable de mettre en œuvre un procédé de gravure en 5 nm d'ici trois ans.
Quelles sont donc les contraintes qui freinent le développement des semi-conducteurs avancés en Chine, et comment le gouvernement chinois compte-t-il y remédier ? Dans quelle mesure la Chine peut-elle réellement mettre en place une chaîne d’approvisionnement axée sur le marché intérieur ?
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Quels seront les principaux enjeux de l'industrie des semi-conducteurs à l'avenir ? Examinons les technologies qui attirent actuellement l'attention ou qui la mériteront à l'avenir.
Les services d'IA générative comme ChatGPT, qui est en vogue depuis la seconde moitié de 2023 et est basé sur de grands modèles de langage (LLM), sont spécialisés dans le traitement de quantités massives de données, l'interprétation et l'inférence d'informations multimodales, ainsi que la prédiction et la génération d'informations.
Une telle IA sera un facteur majeur de l'augmentation rapide de la demande en ressources informatiques capables de traiter rapidement et avec précision des quantités massives et diverses de données.
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La technologie des semi-conducteurs progresse grâce à l'accumulation d'innovations dans les sciences fondamentales telles que la physique et la chimie sur plusieurs générations.
Nous aurons également besoin de stratégies pour prédire quelles connaissances deviendront importantes dans le domaine des sciences fondamentales à l'avenir et comment accumuler ces connaissances.
Par exemple, les recherches sur les systèmes de transmission de signaux non électroniques, notamment les matériaux de basse dimensionnalité, les isolants topologiques et les quasi-articles, qui sont activement étudiés dans les domaines de la physique de la matière condensée et de la physique de l'état solide, devraient constituer un moteur pour l'innovation future dans le domaine des semi-conducteurs.
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Le fait que la loi de Moore atteigne ses limites est également un facteur favorisant la diversification du secteur des semi-conducteurs.
Auparavant, les performances des puces pouvaient être améliorées en réduisant la taille des transistors et en augmentant l'intégration, quel que soit le type de semi-conducteur.
Mais aujourd'hui, il est devenu très difficile de fabriquer des composants déjà si petits, encore plus petits.
Dans ce cas précis, nous n'avons d'autre choix que d'adopter une stratégie d'optimisation de l'architecture plutôt qu'au niveau des composants.
À l'avenir, une gamme diversifiée de semi-conducteurs pour l'IA verra le jour à mesure que les architectures seront optimisées pour s'adapter à l'environnement d'utilisation.

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