Li Qingsong avait initialement pensé qu'après avoir franchi avec succès les nœuds 7 nm, 5 nm et 3 nm en succession rapide, la technologie de puce 2 nm serait également maîtrisée aisément.
Mais il n'avait pas prévu qu'à ce moment-là, alors qu'ils approchaient des limites mêmes de la physique, une multitude de défis techniques, chacun d'une complexité et d'une difficulté impossibles, surgiraient tous à la fois.
'Pour y réfléchir, c'est en fait tout à fait normal.'
Li Qingsong soupira doucement. « Graver avec précision plus de quarante milliards de transistors sur une tranche de silicium de quelques centimètres carrés à peine, tout en s'assurant qu'ils conservent leurs connexions conçues et fonctionnent de concert... Comment cela pourrait-il être simple ? »
Mais quelle que soit la difficulté, il fallait le faire.
Li Qingsong passa en revue les obstacles techniques existants et se remit à la tâche pour les surmonter.
Il découvrit qu'une contrainte majeure l'empêchant de maîtriser la technologie des puces 2 nm était l'effet de canal court, devenu bien plus sévère que sur les nœuds précédents.
À une échelle aussi minuscule, le courant de fuite était presque impossible à contrôler. Cela empêchait les transistors de fonctionner correctement ; dès que le courant était appliqué, un grand nombre d'entre eux grillaient instantanément.
Li Qingsong mobilisa la puissance cérébrale de dizaines de milliers de Clones, pensant simultanément, lançant des simulations sur le superordinateur et menant une large gamme d'expériences.
Finalement, il conçut une solution.
'Peut-être... puis-je changer la structure du transistor ? En enveloppant le canal avec la grille, je pourrais peut-être améliorer le contrôle et réduire le courant de fuite.'
Avec cette idée en tête, Li Qingsong commença immédiatement ses tentatives.
Utilisant la suite de lithographie de haute précision du laboratoire, Li Qingsong tenta de fabriquer une toute nouvelle puce basée sur le modèle de transistor à effet de champ à grille tout-autour, puis la mit sous tension pour la tester.
Après une série de tests, Li Qingsong regarda les données de courant sur l'écran et poussa un long soupir de soulagement.
Il savait qu'il avait résolu le problème technique du courant de fuite.
Mais ce n'était que le premier obstacle dans le processus de développement de la puce 2 nm.
Peu après, Li Qingsong se heurta au second défi technique.
Comment pourrait-il augmenter davantage la puissance de la source lumineuse pour obtenir une longueur d'onde encore plus courte ?
Évidemment, seule une longueur d'onde plus courte permettrait de graver des transistors plus petits.
Mais la machine de lithographie que Li Qingsong utilisait actuellement était déjà ce qu'on pourrait appeler une machine à source lumineuse « ultraviolet extrême » (EUV).
Et l'« extrême » de son nom n'était pas une exagération.
Mais maintenant, même « l'extrême » ne suffisait plus ; il devait trouver un moyen de la repousser encore plus loin.
Li Qingsong mobilisa à nouveau d'immenses ressources intellectuelles et matérielles, entamant un nouveau cycle de tentatives, sans ménager ses efforts.
Plusieurs jours plus tard, une nouvelle idée émergea de l'esprit de l'un des Clones et fut synchronisée avec celui de Li Qingsong.
'Peut-être pouvons-nous essayer un matériau différent pour la source de plasma produit par laser.'
Après une série d'expériences, Li Qingsong découvrit finalement que bombarder des gouttes d'étain avec un laser au dioxyde de carbone de haute puissance produisait une source lumineuse dont la longueur d'onde répondait à ses exigences.
Ce problème, lui aussi, fut résolu.
Mais, le problème de la source lumineuse résolu, la question du photorésist fit surface.
Le photorésist existant ne pouvait pas absorber et réagir efficacement à la lumière de cette longueur d'onde, rendant impossible la gravure correcte des transistors sur la tranche de silicium.
De plus, sa sensibilité était trop faible. Si ses défauts associés avaient été tolérables pour la génération de puce précédente, ils étaient maintenant amplifiés à un degré inacceptable dans la fabrication des puces 2 nm.
'Je dois développer un nouveau matériau.'
Li Qingsong s'y résolut, lançant à nouveau une série d'expériences en science des matériaux. Il dirigeait des centaines de milliers de Clones pour mener un total de plus de dix millions d'essais, et finalement, ils trouvèrent un matériau répondant aux exigences.
C'était un nouveau type de photorésist basé sur des oxydes métalliques et des matériaux hybrides organique-inorganique, qui résolvait parfaitement tous les problèmes de la génération précédente.
Après cela, un énième problème apparut.
La réflectivité du masque utilisé dans le processus de lithographie était insuffisante, faisant perdre de l'énergie à la source lumineuse et empêchant la gravure de transistors de haute qualité.
Li Qingsong s'attaqua à nouveau au problème, parvenant à le résoudre en utilisant des miroirs réfléchissants multicouches molybdène-silicium.
Après cela, les problèmes continuèrent d'apparaître, les uns après les autres.
Problèmes du système optique, de stabilité, de précision, de gestion thermique, de systèmes de dissipation de chaleur — la liste s'allongeait indéfiniment, un flux presque sans fin de problèmes.
Souvent, il résolvait un problème, pensant pouvoir enfin avancer, pour voir des centaines, voire des milliers de nouveaux problèmes surgir l'instant d'après.
Il résolvait ces centaines ou milliers de problèmes, pour en voir émerger des dizaines de milliers d'autres.
Parfois, un unique minuscule problème pouvait bloquer les millions de Clones chercheurs en puces sous les ordres de Li Qingsong pendant plus de dix jours. Mais même lorsqu'il mobilisait d'immenses ressources intellectuelles et matérielles pour enfin le résoudre, il constatait qu'il n'avait avancé que d'un infime pas.
Le temps s'écoulait lentement, consumé par le déluge sans fin de nouveaux problèmes et les essais, délibérations et recherches jour et nuit de millions de Clones.
Finalement, un jour, après avoir résolu un énième problème, Li Qingsong jeta machinalement un œil à la liste des problèmes. Il fut stupéfait de constater que la liste... était vide.
Vide ?!
Une bouffée d'exaltation traversa Li Qingsong.
'Après tout ce temps, toute cette lutte... ai-je enfin maîtrisé la technologie de fabrication de puces 2 nm ?'
'Admettons, ce que j'ai maîtrisé n'est que la technique de fabrication en laboratoire. Il y a encore un long chemin avant la production de masse.'
'Une fois entrés en phase de production de masse, d'innombrables autres problèmes surgiront sûrement, et je devrai les résoudre un par un.'
'Mais au moins, du point de vue des principes fondamentaux et des processus, j'ai vraiment et complètement maîtrisé cette technologie ! Tous les futurs problèmes ne seront que des questions d'ingénierie, pas de science fondamentale !'
Revigoré, Li Qingsong commença immédiatement à moderniser l'une des usines qui produisaient des puces 3 nm. Il fit fabriquer des équipements plus précis pour remplacer les vieilles machines et lança un essai de production.
Effectivement, dès le début de l'essai de production, une multitude de nouveaux problèmes apparurent. Mais peu importe. Li Qingsong avait un million de Clones en réserve.
Lorsqu'un problème apparaissait, il le résolvait simplement.
Ainsi, l'usine de puces entra dans une période d'optimisation et d'itération rapides. Finalement, après six mois, la ligne de production se stabilisa.
Le premier lot de puces au processus 2 nm fut enfin produit.
Bien que le rendement soit actuellement inférieur à 10 % — ce qui signifie que sur la capacité annuelle de l'usine de 10 millions de wafers, moins d'un million de puces répondaient aux spécifications — peu importait.
'Au moins, je peux d'abord construire le superordinateur ! Le rendement pourra être amélioré plus tard.'
Ainsi, Li Qingsong prit toute la production de la première année de puces utilisables de l'usine — environ 1 million d'entre elles — et les utilisa toutes pour la construction d'un unique superordinateur.
Dans le même temps, pas moins de 100 usines de puces au processus 2 nm nouvellement construites avaient déjà commencé la production.