WEBVTT

00:00:01.246 --> 00:00:04.580
Avant, les ordinateurs prenaient 
la taille d'une pièce entière.

00:00:04.580 --> 00:00:06.490
À présent, ils rentrent dans votre poche

00:00:06.490 --> 00:00:07.641
ou sur votre poignet.

00:00:07.641 --> 00:00:10.984
Ils peuvent même être
implantés à l'intérieur de votre corps.

00:00:11.008 --> 00:00:12.289
Ce n'est pas génial ?

00:00:12.809 --> 00:00:17.066
Et c'est possible grâce à
la miniaturisation des transistors,

NOTE Paragraph

00:00:17.066 --> 00:00:19.066
c'est-à-dire les petits interrupteurs

00:00:19.066 --> 00:00:21.462
dans les circuits
au cœur de nos ordinateurs.

00:00:22.051 --> 00:00:25.223
On y est arrivé grâce à des
décennies de développement,

00:00:25.247 --> 00:00:27.915
de découvertes scientifiques 
et d'ingénierie,

00:00:27.929 --> 00:00:30.741
et aussi grâce à des 
milliards de dollars d'investissement.

00:00:31.352 --> 00:00:34.100
Cela nous a donné 
une vaste quantité d'informatisation,

00:00:34.124 --> 00:00:35.929
beaucoup de mémoire,

00:00:35.929 --> 00:00:40.751
et la révolution numérique que
nous vivons et apprécions actuellement.

NOTE Paragraph

00:00:41.511 --> 00:00:44.297
Mais la mauvaise nouvelle est

00:00:44.437 --> 00:00:47.397
qu'on arrive dans une impasse numérique

00:00:47.597 --> 00:00:51.763
car la vitesse de miniaturisation
des transistors ralentit.

00:00:52.413 --> 00:00:55.561
Et ça se produit précisément au moment où

00:00:55.561 --> 00:00:59.089
nos innovations en matière de logiciels
sont en croissance constante

00:00:59.391 --> 00:01:02.841
avec notamment l'intelligence
artificielle et le big data

00:01:03.035 --> 00:01:06.315
et où nos appareils savent faire
une identification faciale,

00:01:06.315 --> 00:01:08.215
augmentent notre réalité

00:01:08.215 --> 00:01:12.245
ou conduisent même des voitures
sur des routes dangereuses et chaotiques.

00:01:12.959 --> 00:01:14.166
C'est incroyable.

00:01:14.618 --> 00:01:18.945
Mais, si on ne suit pas le rythme
de progression de nos logiciels,

00:01:19.309 --> 00:01:22.976
on pourrait arriver à un point
dans notre développement technologique

00:01:23.120 --> 00:01:27.330
où les choses qu'on pourrait faire 
avec les logiciels seraient limitées

00:01:27.354 --> 00:01:28.855
par le matériel.

NOTE Paragraph

00:01:29.075 --> 00:01:33.511
Nous avons tous vécu la frustration
d'un vieux smartphone ou une tablette

00:01:33.527 --> 00:01:36.721
qui s’épuise lentement 
jusqu’à s'arrêter de fonctionner

00:01:36.725 --> 00:01:40.550
sous le poids toujours croissant des
mises à jour et nouvelles fonctionnalités.

00:01:40.550 --> 00:01:44.281
Malgré ça, il marchait bien quand vous 
l'avez acheté, il n'y pas si longtemps.

00:01:44.281 --> 00:01:48.711
Mais les développeurs avides ont
consommé toutes les capacités matérielles

00:01:48.735 --> 00:01:50.041
au fil du temps.

00:01:51.883 --> 00:01:55.365
L'industrie des semi-conducteurs 
en est parfaitement consciente

00:01:55.519 --> 00:01:59.403
et travaille sur toutes
les solutions possibles,

00:01:59.427 --> 00:02:03.566
comme passer des transistors 
à l'informatique quantique,

00:02:03.762 --> 00:02:07.944
ou même utiliser des transistors 
avec des architectures différentes

00:02:07.998 --> 00:02:09.601
comme les réseaux neuronaux

00:02:09.625 --> 00:02:12.638
afin de créer des circuits
plus robustes et plus efficaces.

00:02:13.270 --> 00:02:16.519
Toutefois, ces approches 
vont prendre du temps,

00:02:16.633 --> 00:02:20.950
et nous cherchons une solution
bien plus rapide à ce problème.

NOTE Paragraph

00:02:22.849 --> 00:02:27.461
La raison pour laquelle la miniaturisation
des transistors ralentit

00:02:27.645 --> 00:02:32.331
est la complexité toujours croissante
du processus de fabrication.

00:02:33.142 --> 00:02:36.312
Autrefois, le transistor était un appareil
gros et volumineux,

00:02:36.416 --> 00:02:39.725
jusqu'à l'invention du circuit intégré,

00:02:39.749 --> 00:02:42.946
qui repose sur l'utilisation de tranches
de silicium cristallin pur.

00:02:42.946 --> 00:02:45.725
Et après 50 ans de développement constant,

00:02:45.749 --> 00:02:49.122
on peut enfin fabriquer
des transistors dont les dimensions

00:02:49.146 --> 00:02:51.675
sont réduites à 10 nanomètres.

00:02:52.361 --> 00:02:54.798
On peut mettre plus 
d'un milliard de transistors

00:02:54.822 --> 00:02:57.785
dans un seul millimètre carré de silicium.

00:02:58.233 --> 00:03:00.235
À titre de comparaison :

00:03:00.289 --> 00:03:03.655
un cheveu humain
a une largeur de 100 microns.

00:03:04.169 --> 00:03:06.688
Un globule rouge, 
qui est pratiquement invisible,

00:03:06.712 --> 00:03:08.311
fait 8 microns de largeur,

00:03:08.335 --> 00:03:11.735
et on peut en placer 12 
sur la largeur d'un cheveu humain.

00:03:12.427 --> 00:03:15.567
Mais, en comparaison, 
un transistor est beaucoup plus petit,

00:03:15.591 --> 00:03:19.439
sa taille est une minuscule fraction 
de la largeur d'un micron.

00:03:19.463 --> 00:03:23.009
On pourrait mettre plus de 260 transistors

00:03:23.033 --> 00:03:25.011
sur un seul globule rouge

00:03:25.035 --> 00:03:29.219
ou plus de 3 000 sur la largeur
d'un cheveu humain.

00:03:29.493 --> 00:03:33.847
Actuellement, il y a une nanotechnologie
incroyable dans votre poche.

00:03:35.204 --> 00:03:37.392
Et en plus de l'avantage évident

00:03:37.416 --> 00:03:41.250
de pouvoir placer un nombre énorme
de transistors plus petits sur une puce,

00:03:41.984 --> 00:03:45.476
ces petits transistors sont
des interrupteurs plus rapides

00:03:46.126 --> 00:03:50.227
et ils sont aussi plus performants.

NOTE Paragraph

00:03:50.591 --> 00:03:52.968
Ainsi cette combinaison nous a donné

00:03:53.092 --> 00:03:55.375
des prix réduits, 
de meilleures performances

00:03:55.375 --> 00:03:57.565
et une efficacité électronique plus grande

00:03:57.565 --> 00:03:59.478
dont nous bénéficions tous aujourd'hui.

NOTE Paragraph

00:04:02.415 --> 00:04:04.969
Pour fabriquer ces circuits intégrés,

00:04:05.203 --> 00:04:08.411
les transistors sont construits 
couche après couche,

00:04:08.435 --> 00:04:10.788
sur une tranche de
silicium monocristallin pur.

00:04:11.332 --> 00:04:13.560
Et, pour le dire simplement,

00:04:13.584 --> 00:04:17.695
chaque petite caractéristique
du circuit est implantée

00:04:17.889 --> 00:04:20.141
sur la surface de la tranche de silicium

00:04:20.245 --> 00:04:23.774
et est enregistrée sur une couche
de produit photosensible

00:04:23.948 --> 00:04:26.887
et sera ensuite gravée
grâce à ce même produit

00:04:26.911 --> 00:04:29.932
afin de laisser une trace 
sur la couche sous-jacente.

00:04:30.612 --> 00:04:34.696
Ce processus a été radicalement amélioré 
au cours de ces dernières années,

00:04:34.720 --> 00:04:37.763
pour apporter à l'électronique 
le rendement qu'on a aujourd'hui.

NOTE Paragraph

00:04:38.279 --> 00:04:41.531
Mais au fur et à mesure que
les composants du transistor diminuent,

00:04:41.745 --> 00:04:44.782
on s'approche vraiment
des limites physiques

00:04:44.806 --> 00:04:46.689
de cette technique de fabrication.

00:04:48.395 --> 00:04:51.620
Récemment, les appareils employés 
pour ce processus de fabrication

00:04:51.634 --> 00:04:54.731
sont devenus tellement
complexes qu'ils coûtent

00:04:54.731 --> 00:04:58.701
plus de 100 millions de dollars chacun.

00:04:58.725 --> 00:05:03.012
Et les usines de semi-conducteurs 
possèdent des dizaines de ces appareils.

00:05:03.036 --> 00:05:04.851
La question qui se pose est :

00:05:04.851 --> 00:05:07.462
cette approche est-elle
soutenable à long terme ?

00:05:08.441 --> 00:05:12.121
On pense pouvoir fabriquer des puces

00:05:12.145 --> 00:05:16.168
d'une façon complètement différente 
et plus rentable

00:05:16.966 --> 00:05:20.939
en utilisant l'ingénierie moléculaire 
et en imitant la nature

00:05:20.963 --> 00:05:24.476
à l'échelle nanométrique 
de nos transistors.

NOTE Paragraph

00:05:25.167 --> 00:05:27.534
Comme je l'ai dit,
lors de la fabrication typique,

00:05:27.534 --> 00:05:32.076
chaque petite caractéristique du circuit
est projetée sur le silicium.

00:05:32.818 --> 00:05:35.402
Mais si on regarde
la structure d'un circuit intégré,

00:05:35.436 --> 00:05:37.390
la matrice du transistor,

00:05:37.584 --> 00:05:40.923
beaucoup de ces caractéristiques
se répètent des millions de fois.

00:05:41.237 --> 00:05:43.755
C'est une structure
essentiellement périodique.

00:05:44.331 --> 00:05:47.399
Donc nous voulons exploiter 
cette périodicité

00:05:47.423 --> 00:05:50.048
pour notre technique 
alternative de production.

00:05:50.144 --> 00:05:53.419
On veut utiliser des matériaux 
qui s'auto-assemblent

00:05:53.603 --> 00:05:56.520
pour construire de façon naturelle
les structures périodiques

00:05:56.604 --> 00:05:58.987
nécessaires à nos transistors.

00:06:00.052 --> 00:06:02.094
On fait ça avec les matériaux,

00:06:02.218 --> 00:06:05.655
puis ils créent eux-mêmes
les schémas précis

00:06:05.679 --> 00:06:10.538
au lieu de pousser la technologie 
de projection au-delà de ses limites.

00:06:11.879 --> 00:06:15.680
L'auto-assemblage se retrouve 
dans la nature, en différents endroits,

00:06:15.742 --> 00:06:19.122
dans les membranes lipidiques 
ou la structure cellulaire,

00:06:19.266 --> 00:06:22.321
donc on sait qu'il s'agit 
d'une solution viable.

00:06:22.345 --> 00:06:25.906
Si c'est assez bien pour la nature,
ça devrait aussi l'être pour nous.

00:06:26.549 --> 00:06:31.349
Donc nous voulons utiliser
cet auto-assemblage robuste et naturel

00:06:31.373 --> 00:06:35.338
et nous en servir pour la fabrication
de notre technologie de semi-conducteurs.

NOTE Paragraph

00:06:36.929 --> 00:06:39.544
Un de ces matériaux auto-assemblant,

00:06:40.388 --> 00:06:44.479
le copolymère à blocs,
se compose de deux chaînes polymères

00:06:44.479 --> 00:06:47.442
de quelques dizaines de nanomètres
de longueur.

00:06:47.466 --> 00:06:49.517
Mais ces chaînes se détestent.

00:06:49.541 --> 00:06:51.025
Elles se repoussent,

00:06:51.049 --> 00:06:54.946
comme l'eau et l'huile ou 
mon fils adolescent et sa sœur.

NOTE Paragraph

00:06:54.970 --> 00:06:56.327
(Rires)

NOTE Paragraph

00:06:56.351 --> 00:06:59.125
Mais, d'une façon cruelle,
on les relie entre elles,

00:06:59.149 --> 00:07:01.844
créant ainsi une frustration 
intrinsèque au système,

00:07:01.868 --> 00:07:04.074
alors qu'elles cherchent à se séparer.

00:07:04.716 --> 00:07:08.001
Dans cette matière première, 
il y a des milliards de ces chaînes

00:07:08.025 --> 00:07:11.326
et les chaînes similaires 
essaient de rester ensemble.

00:07:11.350 --> 00:07:14.159
Par contre, celles qui s'opposent 
cherchent à se séparer

00:07:14.183 --> 00:07:15.338
et ce en même temps.

00:07:15.362 --> 00:07:19.116
Cela provoque une frustration interne, 
une tension dans le système.

00:07:19.140 --> 00:07:23.449
Et donc elles se déplacent et se
tortillent jusqu'à qu'une forme se crée.

00:07:24.209 --> 00:07:28.257
La forme naturelle auto-assemblée qui 
se constitue est à l'échelle nanométrique

00:07:28.281 --> 00:07:32.008
régulière, périodique et à long terme,

00:07:32.032 --> 00:07:35.890
et c'est précisément ce dont on a besoin
pour nos matrices de transistors.

NOTE Paragraph

00:07:37.347 --> 00:07:39.878
Ainsi on peut utiliser 
l'ingénierie moléculaire

00:07:39.902 --> 00:07:42.966
pour élaborer des formes diverses
de tailles différentes

00:07:42.990 --> 00:07:45.053
et de périodicités différentes.

00:07:45.077 --> 00:07:47.808
Ainsi, par exemple, si on prend 
une molécule symétrique

00:07:47.832 --> 00:07:50.907
où les deux chaînes de polymères
ont la même longueur,

00:07:50.907 --> 00:07:53.626
la structure auto-assemblée
qui se constitue naturellement

00:07:53.626 --> 00:07:56.555
sera une longue ligne sinueuse,

00:07:56.579 --> 00:07:58.389
semblable à une empreinte digitale.

00:07:58.951 --> 00:08:01.273
La largeur des lignes
de cette empreinte digitale

00:08:01.297 --> 00:08:03.307
et la distance entre ces lignes

00:08:03.331 --> 00:08:07.242
sont déterminées par la longueur 
des chaînes de polymères

00:08:07.266 --> 00:08:10.560
mais aussi par le niveau de frustration 
interne du système.

NOTE Paragraph

00:08:11.320 --> 00:08:13.878
On peut même créer 
des structures plus élaborées,

00:08:15.487 --> 00:08:17.926
si on emploie des molécules asymétriques,

00:08:18.839 --> 00:08:22.924
où une chaîne de polymères est 
bien plus courte que l'autre.

00:08:23.749 --> 00:08:26.459
La structure auto-assemblée 
qui se forme dans ce cas

00:08:26.483 --> 00:08:30.283
constitue une boule resserrée,
avec les petites chaînes au milieu,

00:08:30.307 --> 00:08:34.148
entourée par les chaînes de polymères
opposées, plus longues,

00:08:34.172 --> 00:08:36.220
constituant ainsi un cylindre naturel.

00:08:37.089 --> 00:08:39.044
Et la taille du cylindre,

00:08:39.188 --> 00:08:42.513
et la distance entre les cylindres,
la périodicité,

00:08:42.627 --> 00:08:46.221
sont à nouveau déterminées
par la longueur des chaînes

00:08:46.245 --> 00:08:48.983
et par le niveau de frustration interne.

NOTE Paragraph

00:08:49.896 --> 00:08:53.774
Autrement dit, on utilise 
l'ingénierie moléculaire

00:08:53.798 --> 00:08:56.623
pour auto-assembler
des structures nanométriques

00:08:56.647 --> 00:09:01.557
en forme de lignes ou de cylindres selon
la taille et périodicité de notre design.

00:09:02.369 --> 00:09:05.576
On utilise la chimie, 
l'ingénierie chimique,

00:09:05.690 --> 00:09:10.309
pour fabriquer les nano-éléments
nécessaires pour nos transistors.

NOTE Paragraph

00:09:13.611 --> 00:09:17.660
Cependant, la capacité
d'auto-assemblage de ces structures

00:09:17.674 --> 00:09:20.121
ne règle qu'à moitié le problème

00:09:20.145 --> 00:09:22.954
parce qu'on a encore besoin
de positionner ces structures

00:09:22.978 --> 00:09:26.528
là où on veut les transistors
dans le circuit intégré.

00:09:27.246 --> 00:09:29.954
Mais cela peut se faire assez facilement

00:09:29.954 --> 00:09:36.905
à l'aide de larges structures guides qui
fixent les structures auto-assemblées,

00:09:37.019 --> 00:09:38.930
les maintiennent en place,

00:09:38.954 --> 00:09:41.801
et forcent le reste des
structures auto-assemblées

00:09:41.825 --> 00:09:43.175
à se placer parallèlement

00:09:43.199 --> 00:09:45.599
et à s'aligner sur notre structure guide.

00:09:46.510 --> 00:09:51.149
Par exemple, si on veut former 
une fine ligne de 40 nanomètres,

00:09:51.173 --> 00:09:55.311
si difficile à faire avec les technologies
de projection traditionnelles,

00:09:56.274 --> 00:10:01.059
on peut fabriquer
une structure guide de 120 nanomètres

00:10:01.083 --> 00:10:03.587
avec la technologie
de projection classique,

00:10:03.611 --> 00:10:10.202
et cette structure alignera trois lignes
de 40 nanomètres dans l'intervalle.

00:10:10.226 --> 00:10:14.245
Donc, ce sont les matériaux qui font
le travail le plus difficile.

NOTE Paragraph

00:10:15.790 --> 00:10:19.697
On peut appeler cette approche 
« auto-assemblage dirigé ».

00:10:21.586 --> 00:10:24.340
Le défi de l'auto-assemblage dirigé

00:10:24.364 --> 00:10:28.590
est que tout le système
doit s'aligner presque parfaitement

00:10:28.864 --> 00:10:34.025
car un seul petit défaut dans la structure
pourrait faire échouer le transistor.

00:10:34.085 --> 00:10:37.088
Et comme il y a des milliards
de transistors dans notre circuit,

00:10:37.132 --> 00:10:40.390
on a besoin d'un système
aussi parfait qu'un système moléculaire.

00:10:40.977 --> 00:10:43.006
Mais nous faisons des efforts incroyables

00:10:43.006 --> 00:10:44.173
pour y parvenir,

00:10:44.197 --> 00:10:47.109
que ce soit la propreté de notre chimie

00:10:47.109 --> 00:10:49.509
ou le traitement minutieux
de ces matériaux

00:10:49.509 --> 00:10:51.228
dans les usines de semi-conducteurs

00:10:51.228 --> 00:10:55.510
afin d'éliminer
le moindre défaut nanoscopique.

NOTE Paragraph

00:10:57.311 --> 00:11:02.501
Donc l'auto-assemblage dirigé est une
rupture technologique prometteuse

00:11:02.525 --> 00:11:05.094
mais encore en développement.

00:11:05.680 --> 00:11:09.541
Toutefois on est de plus en plus convaincu
qu'on pourrait en fait l'introduire

00:11:09.565 --> 00:11:11.252
dans les usines de semi-conducteurs

00:11:11.276 --> 00:11:14.233
comme un procédé de fabrication 
neuf et révolutionnaire

00:11:14.257 --> 00:11:16.324
dans les prochaines années.

00:11:17.014 --> 00:11:19.901
Si on arrive à faire ça, si on réussit,

00:11:19.972 --> 00:11:21.543
on pourra continuer

00:11:21.587 --> 00:11:24.885
avec une miniaturisation rentable
des transistors,

00:11:24.909 --> 00:11:28.662
avec l'incroyable
développement informatique

00:11:28.686 --> 00:11:30.568
et avec la révolution digitale.

00:11:30.592 --> 00:11:34.137
En outre, cela pourrait représenter 
l'aube d'une nouvelle ère

00:11:34.161 --> 00:11:36.392
en termes de fabrication moléculaire.

00:11:36.416 --> 00:11:37.947
Ce n'est pas génial ?

NOTE Paragraph

00:11:38.519 --> 00:11:39.677
Merci.

NOTE Paragraph

00:11:39.701 --> 00:11:43.910
(Applaudissements)