Avancée chinoise dans la technologie laser pour la fabrication de semi-conducteurs.
Les chercheurs de l'Académie des Sciences de Chine (ASC) ont récemment développé un laser ultraviolet profond (DUV) à l'état solide. Ce nouveau type de laser pourrait révolutionner la fabrication de semi-conducteurs grâce à sa capacité à produire des motifs extrêmement précis sur les plaquettes de silicium. Traditionnellement, cette tâche est accomplie par des lasers excimères à gaz qui utilisent une lumière ultraviolette à une longueur d'onde de 193 nm.
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La Chine dévoile un laser innovant pour les semi-conducteurs qui élimine le besoin en gaz
Contrairement aux systèmes excimères, le dispositif mis au point par l'ASC ne dépend pas de gaz. Il utilise des cristaux et des optiques pour générer une lumière infrarouge de 1030 nm, qui est ensuite transformée par des processus optiques non linéaires pour atteindre la précieuse longueur d'onde de 193 nm. Ce processus implique l'amplification de cristaux d'Yb:YAG suivie d'une génération de quatrième harmonique (FHG) et d'une amplification paramétrique optique (OPA).
Avantages potentiels et défis techniques
Le laser à l'état solide présente plusieurs avantages, tels que l'absence de produits chimiques toxiques, une plus grande sécurité d'utilisation, et une réduction potentielle des coûts de maintenance. De plus, ces lasers sont généralement plus compacts et fiables. Toutefois, le prototype actuel n'émet que 70 mW de puissance, bien en deçà des 100 à 120 Watts produits par les lasers excimères commerciaux. Cette faible puissance le rend inadapté à la production de semi-conducteurs à grande échelle pour le moment.
Perspectives futures
L'amélioration de la puissance de sortie et la fiabilité à long terme de ce laser à l'état solide sont des défis majeurs à relever. Bien que prometteuse, cette technologie en est encore à ses balbutiements expérimentaux et nécessitera probablement plusieurs générations d'améliorations technologiques avant de pouvoir remplacer les systèmes existants. En attendant, la voie vers une application industrielle massive reste semée d'obstacles techniques non négligeables.
Un marché mondiale des semi-conducteurs en effervescence
Le marché mondial des semi-conducteurs connaît une croissance impressionnantes depuis quelques années. En janvier 2025, les ventes ont atteint 56,5 milliards de dollars, soit une augmentation de 17,9% par rapport à l'année précédente. Pour l'ensemble de l'année 2025, les prévisions de croissance varient entre 6% et 16% selon les analystes, avec une estimation médiane autour de 12-15%. Le marché devrait dépasser les 700 milliards de dollars en 2025, porté par la demande en IA, cloud computing et technologies 5G. Les États-Unis et l'Asie-Pacifique sont les principaux moteurs de cette croissance, tandis que l'Europe connaît un ralentissement. Les segments clés incluent les puces mémoire, les semi-conducteurs de puissance et les capteurs, notamment pour l'automobile et l'IoT.
Voici les parts de marché pour le top 3 des entreprises productrices de semi-conducteurs en 2024 :
- Samsung Electronics : 10,6%
- Intel : 7,9%
- NVIDIA : 7,8%
Ces trois entreprises dominent le marché mondial des semi-conducteurs, représentant ensemble plus d'un quart des ventes totales du secteur.
Voici la répartition de la capacité mondiale de fabrication de semi-conducteurs par pays en 2023 :
- Taïwan : 46%
- Chine : 26%
- Corée du Sud : 12%
- États-Unis : 6%
- Japon : 2%
Pour la fabrication avancée de puces électroniques (gravure de 16/14 nanomètres et technologies plus récentes) en 2023 :
- Taïwan : 68%
- États-Unis : 12%
- Corée du Sud : 11%
- Chine : 8%
Il est important de noter que ces chiffres évoluent rapidement en raison des investissements massifs réalisés par différents pays, notamment la Chine et les États-Unis, pour développer leur industrie microélectronique. D'ici 2027, on prévoit que Taïwan conservera une part importante de 60% dans la fabrication avancée, tandis que la part des États-Unis devrait augmenter à 17%.
Malgré ces changements, la région Asie-Pacifique reste dominante sur le marché global des semi-conducteurs, représentant environ 64% des parts de marché en 2023, soit environ 389 milliards de dollars. L'Europe est très distancée dans cette course mais certains acteurs très spécialisés commencent à apparaitre, notamment en France et aux Pays-Bas.
Source : https://doi.org/10.1117/1.APN.4.2.026011
Image réalisée à l'aide de Canva à des fins de représentation de l'article.
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