Un circuit intégré (CI) qui contient une matrice 3-D de dispositifs interconnectés, exécutant diverses fonctions telles que le traitement d'image, numérique et analogique, ou un réseau neuronal, est appelé puce 3-D. Une tranche de silicium amincie est utilisée pour fabriquer une puce 3D. La technologie 3-D pour la fabrication des puces résout de nombreux problèmes qui posaient problème aux fabricants de puces cherchant à réduire la taille des processeurs et à améliorer leurs performances. À mesure que les puces sont devenues plus petites et plus puissantes, les fils qui relient le nombre croissant de transistors sont nécessairement devenus à la fois plus fins et plus rapprochés, ce qui a entraîné une résistance accrue et une surchauffe. Ces deux phénomènes peuvent entraîner des retards de signal et limiter la vitesse d'horloge de l'unité centrale de traitement. En avril 2007, une nouvelle version de puces 3-D a été annoncée par un partenariat entre des chercheurs d'IBM et du Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) au centre de recherche IBM T.J. Watson, avec le soutien de la Defense Advanced Research Project Agency (DARPA). Ces puces tridimensionnelles superposent une puce sur une autre à l'aide d'une technique appelée "wafer bonding". Certaines entreprises emballent les processeurs en les superposant les uns aux autres, mais IBM utilise une seule couche de base de silicium et des tranches actives à superposer. Les ingénieurs peuvent placer le processeur à la base de la pile, puis ajouter la mémoire et d'autres composants sur le dessus. Cela permet de diviser par 1000 la longueur des connecteurs, puisque les puces n'ont plus de dispositions bidimensionnelles avec des fils reliant les transistors sur les bords. Cela réduit la distance que les données doivent parcourir, ce qui permet un traitement beaucoup plus rapide. La taille de la puce est également réduite de façon spectaculaire grâce à la multiplication par 100 de la densité des connecteurs. Les ingénieurs d'IBM ont mis au point une nouvelle méthode de fabrication appelée "through-silicon vias". Cette méthode permet à plusieurs composants de la puce de s'empiler verticalement les uns sur les autres, créant ainsi des unités centrales de traitement (UC) plus petites, plus rapides et plus puissantes. Selon IBM, les traversées de silicium permettent une meilleure dissipation de la chaleur et une plus grande efficacité des systèmes de refroidissement. Elles améliorent également l'efficacité énergétique des produits à base de silicium-germanium jusqu'à 40 %. Il en résulte une plus grande autonomie des batteries. IBM prévoit de commencer la production de puces 3-D en 2008. "Big Blue" appliquera d'abord cette technologie aux appareils mobiles et aux communications sans fil. En 2009, la technologie de mémoire sur processeur pourra être utilisée dans les superordinateurs et les serveurs. En février 2007, Intel a utilisé une structure de puce tridimensionnelle similaire capable d'un traitement téraflop (un trillion de calculs par seconde), effectuant des calculs aussi rapidement qu'un centre de données complet tout en consommant une infime partie de l'énergie. Ces améliorations pourraient permettre de prolonger la loi de Moore bien au-delà du 21e siècle.
Puce 3-D (puce 3D)
