Voici le matériau chinois qui vient de tuer le silicium

Le silicium, pilier de l'industrie des puces depuis 60 ans, est sur le point d'être remplacé. L'IMC, l'organisation qui définit la feuille de route pour les semi-conducteurs, a annoncé que vers 2041, le silicium commencera à disparaître du transistor lui-même. Son successeur sera un matériau de trois atomes d'épaisseur. Cette transition marque un moment décisif. L'industrie a longtemps progressé en réduisant la taille des transistors, rendant les puces plus petites, plus rapides et moins chères. Cependant, cette approche a atteint des limites physiques et économiques. Lorsque les transistors atteignent des tailles atomiques, des effets quantiques, comme l'effet tunnel, apparaissent. Les électrons se comportent alors comme des ondes, traversant les barrières et provoquant des fuites de courant, ce qui est problématique pour des puces contenant des milliards de ces interrupteurs. Pour contourner ces problèmes, les ingénieurs ont développé des solutions. Les transistors sont passés de plats à tridimensionnels (finFETs), puis l'architecture "gate all around" a été introduite, où la grille entoure le canal. Intel a intégré cette innovation dans son nœud 18A avec les nanohets et une alimentation par le dessous de la puce. L'étape suivante, prévue vers 2033, est le CFET, qui empile deux transistors l'un sur l'autre. Le CFET sera probablement la dernière génération basée sur le silicium. Le matériau qui prendra le relais est le disulfure de molybdène (MoS2), un semi-conducteur 2D. Sa structure est simple : une couche de molybdène prise en sandwich entre deux couches de soufre, soit trois couches atomiques d'une demi-nanomètre d'épaisseur. Le molybdène et le soufre sont des éléments abondants. Ce matériau, connu depuis des siècles sous le nom de molybdénite et utilisé comme lubrifiant industriel, est désormais au cœur de l'innovation. L'avantage principal du MoS2 réside dans sa finesse. Un canal de transistor plus fin permet à la grille de contrôler plus précisément le flux d'électrons, ce qui réduit la tension de fonctionnement. La consommation d'énergie étant proportionnelle au carré de la tension, diviser la tension par deux réduit la consommation par quatre. En pratique, des transistors en MoS2 ont démontré une consommation d'énergie jusqu'à 1000 fois inférieure à celle des dispositifs en silicium comparables. Cette efficience est cruciale face à la crise énergétique provoquée par l'intelligence artificielle. Les centres de données sont devenus d'énormes consommateurs d'électricité. Selon l'Agence internationale de l'énergie, la consommation électrique mondiale des centres de données a atteint 485 TWh en 2025 et devrait doubler pour atteindre 950 TWh d'ici 2030, soit plus que la consommation annuelle du Japon. Les centres de données dédiés à l'IA ont vu leur consommation bondir de 50% en 2025. Aux États-Unis, d'ici 2030, les centres de données consommeront plus d'électricité que toute l'industrie lourde réunie. L'industrie recherche désormais plus de calcul par watt, c'est-à-dire de l'efficience. La faisabilité de processeurs fonctionnels en MoS2 est confirmée. En avril 2025, l'Université de Fudan a présenté le RV32WGI, un processeur avec 6000 transistors en MoS2. Un an plus tard, l'Université de Nanjing et Huawei ont publié le Menky, le premier processeur parallèle multibits en semi-conducteur 2D. Bien que ces réalisations soient modestes comparées aux GPU actuels, elles sont comparables au premier microprocesseur Intel 4004, mais avec des transistors de trois atomes d'épaisseur fonctionnant par milliers. La question n'est plus de savoir si cela fonctionne, mais si cela peut être fabriqué à l'échelle industrielle. Le 10 juillet 2026, la start-up chinoise Yan Jway a inauguré la première ligne pilote industrielle 8 pouces au monde dédiée aux semi-conducteurs 2D, visant des processeurs équivalents à 90 nm en silicium d'ici fin 2026, puis à 5 nm d'ici 2029, sans lithographie EUV. Ceci est particulièrement significatif car les États-Unis et d'autres pays ont bloqué l'exportation des machines EUV vers la Chine. Si le MoS2 permet d'atteindre des performances de 5 nm sans EUV, cela pourrait rendre obsolètes certaines sanctions géopolitiques. D'autres acteurs s'activent : J Molly produit déjà en masse des monocristaux de MoS2, et Shanghai Atomic Technology a activé sa ligne pilote. Aux États-Unis, C Dimension, une spin-off du MIT, développe un procédé pour faire croître une monocouche de MoS2 directement sur du silicium à 200°C, ouvrant la voie à l'intégration monolithique 3D, où des couches de transistors en silicium et en MoS2 sont empilées pour créer une seule puce avec des connexions verticales ultra-