1
00:00:01,246 --> 00:00:04,580
Avant, les ordinateurs prenaient 
la taille d'une pièce entière.

2
00:00:04,580 --> 00:00:06,490
À présent, ils rentrent dans votre poche

3
00:00:06,490 --> 00:00:07,641
ou sur votre poignet.

4
00:00:07,641 --> 00:00:10,984
Ils peuvent même être
implantés à l'intérieur de votre corps.

5
00:00:11,008 --> 00:00:12,289
Ce n'est pas génial ?

6
00:00:12,809 --> 00:00:17,066
Et c'est possible grâce à
la miniaturisation des transistors,

7
00:00:17,066 --> 00:00:19,066
c'est-à-dire les petits interrupteurs

8
00:00:19,066 --> 00:00:21,462
dans les circuits
au cœur de nos ordinateurs.

9
00:00:22,051 --> 00:00:25,223
On y est arrivé grâce à des
décennies de développement,

10
00:00:25,247 --> 00:00:27,915
de découvertes scientifiques 
et d'ingénierie,

11
00:00:27,929 --> 00:00:30,741
et aussi grâce à des 
milliards de dollars d'investissement.

12
00:00:31,352 --> 00:00:34,100
Cela nous a donné 
une vaste quantité d'informatisation,

13
00:00:34,124 --> 00:00:35,929
beaucoup de mémoire,

14
00:00:35,929 --> 00:00:40,751
et la révolution numérique que
nous vivons et apprécions actuellement.

15
00:00:41,511 --> 00:00:44,297
Mais la mauvaise nouvelle est

16
00:00:44,437 --> 00:00:47,397
qu'on arrive dans une impasse numérique

17
00:00:47,597 --> 00:00:51,763
car la vitesse de miniaturisation
des transistors ralentit.

18
00:00:52,413 --> 00:00:55,561
Et ça se produit précisément au moment où

19
00:00:55,561 --> 00:00:59,089
nos innovations en matière de logiciels
sont en croissance constante

20
00:00:59,391 --> 00:01:02,841
avec notamment l'intelligence
artificielle et le big data

21
00:01:03,035 --> 00:01:06,315
et où nos appareils savent faire
une identification faciale,

22
00:01:06,315 --> 00:01:08,215
augmentent notre réalité

23
00:01:08,215 --> 00:01:12,245
ou conduisent même des voitures
sur des routes dangereuses et chaotiques.

24
00:01:12,959 --> 00:01:14,166
C'est incroyable.

25
00:01:14,618 --> 00:01:18,945
Mais, si on ne suit pas le rythme
de progression de nos logiciels,

26
00:01:19,309 --> 00:01:22,976
on pourrait arriver à un point
dans notre développement technologique

27
00:01:23,120 --> 00:01:27,330
où les choses qu'on pourrait faire 
avec les logiciels seraient limitées

28
00:01:27,354 --> 00:01:28,855
par le matériel.

29
00:01:29,075 --> 00:01:33,511
Nous avons tous vécu la frustration
d'un vieux smartphone ou une tablette

30
00:01:33,527 --> 00:01:36,721
qui s’épuise lentement 
jusqu’à s'arrêter de fonctionner

31
00:01:36,725 --> 00:01:40,550
sous le poids toujours croissant des
mises à jour et nouvelles fonctionnalités.

32
00:01:40,550 --> 00:01:44,281
Malgré ça, il marchait bien quand vous 
l'avez acheté, il n'y pas si longtemps.

33
00:01:44,281 --> 00:01:48,711
Mais les développeurs avides ont
consommé toutes les capacités matérielles

34
00:01:48,735 --> 00:01:50,041
au fil du temps.

35
00:01:51,883 --> 00:01:55,365
L'industrie des semi-conducteurs 
en est parfaitement consciente

36
00:01:55,519 --> 00:01:59,403
et travaille sur toutes
les solutions possibles,

37
00:01:59,427 --> 00:02:03,566
comme passer des transistors 
à l'informatique quantique,

38
00:02:03,762 --> 00:02:07,944
ou même utiliser des transistors 
avec des architectures différentes

39
00:02:07,998 --> 00:02:09,601
comme les réseaux neuronaux

40
00:02:09,625 --> 00:02:12,638
afin de créer des circuits
plus robustes et plus efficaces.

41
00:02:13,270 --> 00:02:16,519
Toutefois, ces approches 
vont prendre du temps,

42
00:02:16,633 --> 00:02:20,950
et nous cherchons une solution
bien plus rapide à ce problème.

43
00:02:22,849 --> 00:02:27,461
La raison pour laquelle la miniaturisation
des transistors ralentit

44
00:02:27,645 --> 00:02:32,331
est la complexité toujours croissante
du processus de fabrication.

45
00:02:33,142 --> 00:02:36,312
Autrefois, le transistor était un appareil
gros et volumineux,

46
00:02:36,416 --> 00:02:39,725
jusqu'à l'invention du circuit intégré,

47
00:02:39,749 --> 00:02:42,946
qui repose sur l'utilisation de tranches
de silicium cristallin pur.

48
00:02:42,946 --> 00:02:45,725
Et après 50 ans de développement constant,

49
00:02:45,749 --> 00:02:49,122
on peut enfin fabriquer
des transistors dont les dimensions

50
00:02:49,146 --> 00:02:51,675
sont réduites à 10 nanomètres.

51
00:02:52,361 --> 00:02:54,798
On peut mettre plus 
d'un milliard de transistors

52
00:02:54,822 --> 00:02:57,785
dans un seul millimètre carré de silicium.

53
00:02:58,233 --> 00:03:00,235
À titre de comparaison :

54
00:03:00,289 --> 00:03:03,655
un cheveu humain
a une largeur de 100 microns.

55
00:03:04,169 --> 00:03:06,688
Un globule rouge, 
qui est pratiquement invisible,

56
00:03:06,712 --> 00:03:08,311
fait 8 microns de largeur,

57
00:03:08,335 --> 00:03:11,735
et on peut en placer 12 
sur la largeur d'un cheveu humain.

58
00:03:12,427 --> 00:03:15,567
Mais, en comparaison, 
un transistor est beaucoup plus petit,

59
00:03:15,591 --> 00:03:19,439
sa taille est une minuscule fraction 
de la largeur d'un micron.

60
00:03:19,463 --> 00:03:23,009
On pourrait mettre plus de 260 transistors

61
00:03:23,033 --> 00:03:25,011
sur un seul globule rouge

62
00:03:25,035 --> 00:03:29,219
ou plus de 3 000 sur la largeur
d'un cheveu humain.

63
00:03:29,493 --> 00:03:33,847
Actuellement, il y a une nanotechnologie
incroyable dans votre poche.

64
00:03:35,204 --> 00:03:37,392
Et en plus de l'avantage évident

65
00:03:37,416 --> 00:03:41,250
de pouvoir placer un nombre énorme
des transistors plus petits sur une puce,

66
00:03:41,984 --> 00:03:45,476
ces petits transistors sont
des interrupteurs plus rapides

67
00:03:46,126 --> 00:03:50,227
et ils sont aussi plus performants.

68
00:03:50,591 --> 00:03:52,968
Ainsi cette combinaison nous a donné

69
00:03:53,092 --> 00:03:55,375
des prix réduits, 
de meilleures performances

70
00:03:55,375 --> 00:03:57,565
et une efficacité électronique plus grande

71
00:03:57,565 --> 00:03:59,478
dont nous bénéficions tous aujourd'hui.

72
00:04:02,415 --> 00:04:04,969
Pour fabriquer ces circuits intégrés,

73
00:04:05,203 --> 00:04:08,411
les transistors sont construits 
couche après couche,

74
00:04:08,435 --> 00:04:10,788
sur une tranche de
silicium monocristallin pur.

75
00:04:11,332 --> 00:04:13,560
Et, pour le dire simplement,

76
00:04:13,584 --> 00:04:17,695
chaque petite caractéristique
du circuit est implantée

77
00:04:17,889 --> 00:04:20,141
sur la surface de la tranche de silicium

78
00:04:20,245 --> 00:04:23,774
et est enregistrée sur une couche
de produit photosensible

79
00:04:23,948 --> 00:04:26,887
et sera ensuite gravée
grâce à ce même produit

80
00:04:26,911 --> 00:04:29,932
afin de laisser une trace 
sur la couche sous-jacente.

81
00:04:30,612 --> 00:04:34,696
Ce processus a été radicalement amélioré 
au cours de ces dernières années,

82
00:04:34,720 --> 00:04:37,763
pour apporter à l'électronique 
le rendement qu'on a aujourd'hui.

83
00:04:38,279 --> 00:04:41,531
Mais au fur et à mesure que
les composants du transistor diminuent,

84
00:04:41,745 --> 00:04:44,782
on s'approche vraiment
des limites physiques

85
00:04:44,806 --> 00:04:46,689
de cette technique de fabrication.

86
00:04:48,395 --> 00:04:51,620
Récemment, les appareils employés 
pour ce processus de fabrication

87
00:04:51,634 --> 00:04:54,731
sont devenus tellement
complexes qu'ils coûtent

88
00:04:54,731 --> 00:04:58,701
plus de 100 millions de dollars chacun.

89
00:04:58,725 --> 00:05:03,012
Et les usines de semi-conducteurs 
possèdent des dizaines de ces appareils.

90
00:05:03,036 --> 00:05:04,851
La question qui se pose est :

91
00:05:04,851 --> 00:05:07,462
cette approche est-elle
soutenable à long terme ?

92
00:05:08,441 --> 00:05:12,121
On pense pouvoir fabriquer des puces

93
00:05:12,145 --> 00:05:16,168
d'une façon complètement différente 
et plus rentable

94
00:05:16,966 --> 00:05:20,939
en utilisant l'ingénierie moléculaire 
et en imitant la nature

95
00:05:20,963 --> 00:05:24,476
à l'échelle nanométrique 
de nos transistors.

96
00:05:25,167 --> 00:05:27,534
Comme je l'ai dit,
lors de la fabrication typique,

97
00:05:27,534 --> 00:05:32,076
chaque petite caractéristique du circuit
est projetée sur le silicium.

98
00:05:32,818 --> 00:05:35,402
Mais si on regarde
la structure d'un circuit intégré,

99
00:05:35,436 --> 00:05:37,390
la matrice du transistor,

100
00:05:37,584 --> 00:05:40,923
beaucoup de ces caractéristiques
se répètent des millions de fois.

101
00:05:41,237 --> 00:05:43,755
C'est une structure
essentiellement périodique.

102
00:05:44,331 --> 00:05:47,399
Donc nous voulons exploiter 
cette périodicité

103
00:05:47,423 --> 00:05:50,048
pour notre technique 
alternative de production.

104
00:05:50,144 --> 00:05:53,419
On veut utiliser des matériaux 
qui s'auto-assemblent

105
00:05:53,603 --> 00:05:56,520
pour construire de façon naturelle
les structures périodiques

106
00:05:56,604 --> 00:05:58,987
nécessaires à nos transistors.

107
00:06:00,052 --> 00:06:02,094
On fait ça avec les matériaux,

108
00:06:02,218 --> 00:06:05,655
puis ils créent eux-mêmes
les schémas précis

109
00:06:05,679 --> 00:06:10,538
au lieu de pousser la technologie 
de projection au-delà de ses limites.

110
00:06:11,879 --> 00:06:15,680
L'auto-assemblage se retrouve 
dans la nature, en différents endroits,

111
00:06:15,742 --> 00:06:19,122
dans les membranes lipidiques 
ou la structure cellulaire,

112
00:06:19,266 --> 00:06:22,321
donc on sait qu'il s'agit 
d'une solution viable.

113
00:06:22,345 --> 00:06:25,906
Si c'est assez bien pour la nature,
ça devrait aussi l'être pour nous.

114
00:06:26,549 --> 00:06:31,349
Donc nous voulons utiliser
cet auto-assemblage robuste et naturel

115
00:06:31,373 --> 00:06:35,338
et nous en servir pour la fabrication
de notre technologie de semi-conducteurs.

116
00:06:36,929 --> 00:06:39,544
Un de ces matériaux auto-assemblant,

117
00:06:40,388 --> 00:06:44,479
le copolymère à blocs,
se compose de deux chaînes polymères

118
00:06:44,479 --> 00:06:47,442
de quelques dizaines de nanomètres
de longueur.

119
00:06:47,466 --> 00:06:49,517
Mais ces chaînes se détestent.

120
00:06:49,541 --> 00:06:51,025
Elles se repoussent,

121
00:06:51,049 --> 00:06:54,946
comme l'eau et l'huile ou 
mon fils adolescent et sa sœur.

122
00:06:54,970 --> 00:06:56,327
(Rires)

123
00:06:56,351 --> 00:06:59,125
Mais, d'une façon cruelle,
on les relie entre elles,

124
00:06:59,149 --> 00:07:01,844
créant ainsi une frustration 
intrinsèque au système,

125
00:07:01,868 --> 00:07:04,074
alors qu'elles cherchent à se séparer.

126
00:07:04,716 --> 00:07:08,001
Dans cette matière première, 
il y a des milliards de ces chaînes

127
00:07:08,025 --> 00:07:11,326
et les chaînes similaires 
essaient de rester ensemble.

128
00:07:11,350 --> 00:07:14,159
Par contre, celles qui s'opposent 
cherchent à se séparer

129
00:07:14,183 --> 00:07:15,338
et ce en même temps.

130
00:07:15,362 --> 00:07:19,116
Cela provoque une frustration interne, 
une tension dans le système.

131
00:07:19,140 --> 00:07:23,449
Et donc elles se déplacent et se
tortillent jusqu'à qu'une forme se crée.

132
00:07:24,209 --> 00:07:28,257
La forme naturelle auto-assemblée qui 
se constitue est à l'échelle nanométrique

133
00:07:28,281 --> 00:07:32,008
régulière, périodique et à long terme,

134
00:07:32,032 --> 00:07:35,890
et c'est précisément ce dont on a besoin
pour nos matrices de transistors.

135
00:07:37,347 --> 00:07:39,878
Ainsi on peut utiliser 
l'ingénierie moléculaire

136
00:07:39,902 --> 00:07:42,966
pour élaborer des formes diverses
de tailles différentes

137
00:07:42,990 --> 00:07:45,053
et de périodicités différentes.

138
00:07:45,077 --> 00:07:47,808
Ainsi, par exemple, si on prend 
une molécule symétrique

139
00:07:47,832 --> 00:07:50,907
où les deux chaînes de polymères
ont la même longueur,

140
00:07:50,907 --> 00:07:53,626
la structure auto-assemblée
qui se constitue naturellement

141
00:07:53,626 --> 00:07:56,555
sera une longue ligne sinueuse,

142
00:07:56,579 --> 00:07:58,389
semblable à une empreinte digitale.

143
00:07:58,951 --> 00:08:01,273
La largeur des lignes
de cette empreinte digitale

144
00:08:01,297 --> 00:08:03,307
et la distance entre ces lignes

145
00:08:03,331 --> 00:08:07,242
sont déterminées par la longueur 
des chaînes de polymères

146
00:08:07,266 --> 00:08:10,560
mais aussi par le niveau de frustration 
interne du système.

147
00:08:11,320 --> 00:08:13,878
On peut même créer 
des structures plus élaborées,

148
00:08:15,487 --> 00:08:17,926
si on emploie des molécules asymétriques,

149
00:08:18,839 --> 00:08:22,924
où une chaîne de polymères est 
bien plus courte que l'autre.

150
00:08:23,749 --> 00:08:26,459
La structure auto-assemblée 
qui se forme dans ce cas

151
00:08:26,483 --> 00:08:30,283
constitue une boule resserrée,
avec les petites chaînes au milieu,

152
00:08:30,307 --> 00:08:34,148
entourée par les chaînes de polymères
opposées, plus longues,

153
00:08:34,172 --> 00:08:36,220
constituant ainsi un cylindre naturel.

154
00:08:37,089 --> 00:08:39,044
Et la taille du cylindre,

155
00:08:39,188 --> 00:08:42,513
et la distance entre les cylindres,
la périodicité,

156
00:08:42,627 --> 00:08:46,221
sont à nouveau déterminées
par la longueur des chaînes

157
00:08:46,245 --> 00:08:48,983
et par le niveau de frustration interne.

158
00:08:49,896 --> 00:08:53,774
Autrement dit, on utilise 
l'ingénierie moléculaire

159
00:08:53,798 --> 00:08:56,623
pour auto-assembler
des structures nanométriques

160
00:08:56,647 --> 00:09:01,557
en forme de lignes ou de cylindres selon
la taille et périodicité de notre design.

161
00:09:02,369 --> 00:09:05,576
On utilise la chimie, 
l'ingénierie chimique,

162
00:09:05,690 --> 00:09:10,309
pour fabriquer les nano-éléments
nécessaires pour nos transistors.

163
00:09:13,611 --> 00:09:17,660
Cependant, la capacité
d'auto-assemblage de ces structures

164
00:09:17,674 --> 00:09:20,121
ne règle qu'à moitié le problème

165
00:09:20,145 --> 00:09:22,954
parce qu'on a encore besoin
de positionner ces structures

166
00:09:22,978 --> 00:09:26,528
là où on veut les transistors
dans le circuit intégré.

167
00:09:27,246 --> 00:09:29,954
Mais cela peut se faire assez facilement

168
00:09:29,954 --> 00:09:36,905
à l'aide de larges structures guides qui
fixent les structures auto-assemblées,

169
00:09:37,019 --> 00:09:38,930
les maintiennent en place,

170
00:09:38,954 --> 00:09:41,801
et forcent le reste des
structures auto-assemblées

171
00:09:41,825 --> 00:09:43,175
à se placer parallèlement

172
00:09:43,199 --> 00:09:45,599
et à s'aligner sur notre structure guide.

173
00:09:46,510 --> 00:09:51,149
Par exemple, si on veut former 
une fine ligne de 40 nanomètres,

174
00:09:51,173 --> 00:09:55,311
si difficile à faire avec les technologies
de projection traditionnelles,

175
00:09:56,274 --> 00:10:01,059
on peut fabriquer
une structure guide de 120 nanomètres

176
00:10:01,083 --> 00:10:03,587
avec la technologie
de projection classique,

177
00:10:03,611 --> 00:10:10,202
et cette structure alignera trois lignes
de 40 nanomètres dans l'intervalle.

178
00:10:10,226 --> 00:10:14,245
Donc, ce sont les matériaux qui font
le travail le plus difficile.

179
00:10:15,790 --> 00:10:19,697
On peut appeler cette approche 
« auto-assemblage dirigé ».

180
00:10:21,586 --> 00:10:24,340
Le défi de l'auto-assemblage dirigé

181
00:10:24,364 --> 00:10:28,590
est que tout le système
doit s'aligner presque parfaitement

182
00:10:28,864 --> 00:10:34,025
car un seul petit défaut dans la structure
pourrait faire échouer le transistor.

183
00:10:34,085 --> 00:10:37,088
Et comme il y a des milliards
de transistors dans notre circuit,

184
00:10:37,132 --> 00:10:40,390
on a besoin d'un système
aussi parfait qu'un système moléculaire.

185
00:10:40,977 --> 00:10:43,006
Mais nous faisons des efforts incroyables

186
00:10:43,006 --> 00:10:44,173
pour y parvenir,

187
00:10:44,197 --> 00:10:47,109
que ce soit la propreté de notre chimie

188
00:10:47,109 --> 00:10:49,509
ou le traitement minutieux
de ces matériaux

189
00:10:49,509 --> 00:10:51,228
dans les usines de semi-conducteurs

190
00:10:51,228 --> 00:10:55,510
afin d'éliminer
le moindre défaut nanoscopique.

191
00:10:57,311 --> 00:11:02,501
Donc l'auto-assemblage dirigé est une
rupture technologique prometteuse

192
00:11:02,525 --> 00:11:05,094
mais encore en développement.

193
00:11:05,680 --> 00:11:09,541
Toutefois on est de plus en plus convaincu
qu'on pourrait en fait l'introduire

194
00:11:09,565 --> 00:11:11,252
dans les usines de semi-conducteurs

195
00:11:11,276 --> 00:11:14,233
comme un procédé de fabrication 
neuf et révolutionnaire

196
00:11:14,257 --> 00:11:16,324
dans les prochaines années.

197
00:11:17,014 --> 00:11:19,901
Si on arrive à faire ça, si on réussit,

198
00:11:19,972 --> 00:11:21,543
on pourra continuer

199
00:11:21,587 --> 00:11:24,885
avec une miniaturisation rentable
des transistors,

200
00:11:24,909 --> 00:11:28,662
avec l'incroyable
développement informatique

201
00:11:28,686 --> 00:11:30,568
et avec la révolution digitale.

202
00:11:30,592 --> 00:11:34,137
En outre, cela pourrait représenter 
l'aube d'une nouvelle ère

203
00:11:34,161 --> 00:11:36,392
en termes de fabrication moléculaire.

204
00:11:36,416 --> 00:11:37,947
Ce n'est pas génial ?

205
00:11:38,519 --> 00:11:39,677
Merci.

206
00:11:39,701 --> 00:11:43,910
(Applaudissements)