Le Pr Dominique Drouin : développer les futures générations de technologies microélectroniques

À l'occasion du mois des semiconducteurs, découvrez le portrait du chercheur Dominique Drouin, dont les activités de recherche visent à renforcer la capacité d'innovation en microélectronique, notamment en augmentant la puissance des composants microélectroniques grâce auxquels les systèmes numériques et l’IA peuvent se développer encore plus vite.

Peux-tu résumer tes projets de recherche en cours en lien avec les semiconducteurs?

Je fais partie du groupe INPAQT (Nanoélectronique intégrée et packaging pour l'Intelligence Artificielles et Technologies Quantiques) au sein du Laboratoire Nanotechnologies et Nanosystèmes -LN2, qui travaille sur le développement de procédés de fabrication de dispositifs et systèmes microélectroniques notamment l’assemblage de composants microélectroniques avancées, le développement de processeurs dédiés à l’intelligence artificielle ainsi que les technologies de calculs et capteurs quantiques.

Notre recherche sur les technologies d’assemblage avancées vise à augmenter la densité d’interconnexion entre les puces en développant des procédés innovants sur substrat organique, tels que la gravure plasma du cuivre et l’utilisation d’impression directe.

Le groupe INPAQT développe également des puces et circuits intégrés tirant parti des mémoires non volatiles émergentes, dont le comportement analogique est mieux adapté aux algorithmes d’intelligence artificielle que les architectures de calcul classiques (numériques).

Finalement, l’équipe met au point des procédés de fabrication robustes et reproductibles pour les circuits quantiques supraconducteurs sur des tranches de 200 mm afin de réduire les barrières à la commercialisation ainsi que des procédés pour la mise à échelle de la fabrication de capteurs quantiques à base de diamant.

Quels sont les objectifs visés et en quoi est-ce prometteur pour le futur?

Tous ces développements en partenariat ont des impacts à différents niveaux, que ce soit pour la performance des systèmes, de la consommation énergétique ou de l’innovation scientifique.

En ce qui concerne l’assemblage avancé, les retombées de ces activités visent à améliorer la puissance de calcul des modules hautes performances ainsi que leur consommation d’énergie. Le développement de puces spécialement conçues pour réaliser des réseaux de neurones artificiels a le potentiel de réduire la consommation d’énergie par rapport aux architectures actuelles, ce qui permettra leur déploiement pour le calcul en périphérie et pour des applications nécessitant un calcul en temps réel.

Le développement des technologies quantiques requiert la maîtrise de technologies de microfabrication innovantes et différentes de celles utilisées pour les semiconducteurs. Les procédés robustes et reproductibles seront à terme accessibles via la CMC Microsystems à la communauté académique.

À court terme, les capteurs quantiques ont déjà démontré leur potentiel en magnétométrie. Le groupe travaille sur les prochaines générations qui réduiront les barrières pour un déploiement à grande échelle.

Comment vois-tu l’évolution de l’industrie des semiconducteurs pour l’émergence de nouvelles technologies?

L’industrie des semiconducteurs poursuit sa course pour augmenter les performances par la réduction d’échelle, ce qui permet à la fois d’augmenter la densité de calcul et de réduire la consommation d’énergie par composant. Cette évolution passe par l’intégration de nouveaux matériaux innovants, ce qui complexifie de façon spectaculaire les procédés de fabrication et engendre des coûts de plus en plus élevés pour produire des puces.

Une autre approche est l’intégration hétérogène, qui permet de tirer profit de différentes technologies dont les avantages permettent de réaliser de nouvelles fonctionnalités tout en réduisant les coûts. Cette approche permettra de combiner des technologies quantiques avec des puces semi-conductrices classiques nécessaires à leur contrôle, ainsi que des puces neuromorphiques.