Bientôt dans un makerspace près de chez vous : circuits intégrés DIY

Très bientôt, vous pourrez peut-être entrer dans le même makerspace qui vous permet actuellement de fabriquer des composants sur une imprimante 3D et vous faire plaisir en fabriquant vos propres circuits intégrés. Avant de dire qu'il s'agit d'une idée folle, pensez à la prouesse de Sam Zeloof qui, à seulement 22 ans, a fait l'objet d'un article dans Wired Magazine. Sam Zeloof a produit une puce contenant 1200 transistors dans son garage à l'aide d'équipements achetés pour la plupart sur eBay. Il travaille actuellement sur une puce contenant une unité logique arithmétique (ALU) qu'il souhaite par la suite transformer en un véritable microprocesseur.

La première chose que vous remarquerez peut-être sur les photos de l'espace de travail de Sam Zeloof, c'est qu'elles ne montrent pas de salle blanche, ni Sam Zeloof portant une combinaison. Il a confié à Wired que les brevets et manuels des années 1960 et 1970 expliquaient qu'à l'époque, les puces étaient fabriquées sur des établis ordinaires. Il y a trouvé suffisamment d'informations sur la création de masques avec des lames X-Acto et du ruban adhésif pour lui permettre de se mettre au travail.

Sam Zeloof a déclaré que tout le matériel présent dans son atelier provenait de ce qui était jeté par des entreprises technologiques et mis en vente sur des sites de vente aux enchères. Il est à noter que Sam Zeloof vit dans le New Jersey et qu'il ne peut donc pas aller fouiller les poubelles de la Silicon Valley pour débusquer ses équipements. Il a évoqué une trouvaille en particulier : un microscope électronique à balayage qui coûtait 250 000 USD au début des années 1990 et qu'il a acheté pour 1000 USD, puis réparé.

Avec ce genre de bonnes affaires, on se demande si Sam Zeloof a tout simplement été chanceux dans ses achats d'équipements. Pour savoir si d'autres aspirants à la fabrication de puces peuvent reproduire l'installation de ce jeune de 22 ans, nous avons fait quelques recherches sur eBay.

En ce qui concerne le microscope électronique à balayage, nous n'avons pas pu faire aussi bien que Sam Zeloof, mais avons trouvé un modèle de microscope électronique à balayage de Bausch & Lomb présenté comme en état de fonctionnement pour 3400 USD. Nous avons également trouvé un système de raccord en T/chambre à vide en acier inoxydable, similaire à ce que Sam Zeloof utilise, pour 555 USD. La meilleure offre que nous avons trouvée pour une pompe turbomoléculaire à vide élevé permettant d'évacuer la chambre à vide s'élevait à 250 USD.

L'installation de Sam Zeloof pour faire de la photolithographie est étonnamment peu coûteuse. Il a commencé avec un projecteur à traitement numérique de la lumière (DLP) de home cinéma contenant une lampe à vapeur de mercure, plutôt qu'une source de lumière LED, pour obtenir une haute sortie lumineuse UV. Le projecteur, qui est généralement disponible pour 400 USD sur Amazon, est utilisé pour projeter des images de géométries de puces sur une plaquette à des fins de traitement. L'image provenant du projecteur passe par un microscope de laboratoire ordinaire, d'une valeur d'environ 300 USD, sur lequel la lentille est retournée de façon à réduire les images au lieu de les agrandir. La plaquette recevant l'image se déplace via un plateau X-Y motorisé, qui coûte également 300 USD environ et qui est habituellement utilisé pour le positionnement des composants sur des fraiseuses à commande numérique par calculateur (CNC). Une table à vide, d'une valeur d'environ 100 USD, maintient la plaquette en position pendant qu'elle est exposée.

Même si le matériel de lithographie de Sam Zeloof présente un prix raisonnable, il est clair qu'il a dû appliquer une bonne dose de technologie TLC pour que les composants fonctionnent ensemble. Il a retiré des composants du projecteur DLP qui servaient à l'origine pour la sécurité et qui devaient limiter l'intensité de la sortie UV. Il a également dû reprogrammer le projecteur pour lui faire croire que les mesures de sécurité étaient toujours en place et pour synchroniser l'image avec le mouvement du plateau X-Y. Étant donné que les composants optiques du projecteur DLP sont configurés pour projeter normalement les images sur un mur penché, le projecteur a dû être placé selon un angle précis permettant de produire une image carrée sur l'objectif du microscope.

En outre, l'installation pour la photolithographie a nécessité un débogage initial. L'éclairage du projecteur s'est avéré ne pas être uniforme, ce qui créait des emplacements surexposés ou sous-exposés sur la plaquette. Sam Zeloof a donc dû enregistrer le schéma lumineux projeté (en utilisant une webcam ordinaire) et l'utiliser pour créer un masque d'étalonnage qui corrige la lumière du projecteur en une sortie plus uniforme.

Cela nous ramène à l'idée de recréer l'atelier de fabrication de puces DIY de Sam Zeloof en tant que makerspace. On peut peut-être tirer une leçon de l'athlétisme. Les lecteurs d'un certain âge se rappellent peut-être qu'avant le premier exploit du mile couru en moins de quatre minutes en 1954, les observateurs « avertis » disaient que c'était impossible. Une fois que le coureur Roger Bannister a montré qu'il était possible de passer sous la barre des quatre minutes, un deuxième coureur a réédité l'exploit seulement 46 jours plus tard, puis un troisième environ un an après. La barre des quatre minutes est finalement devenue un repère et a arrêté de faire l'actualité, et le premier lycéen est passé en dessous de cette barre en 1964.

La morale de cette histoire est qu'il suffit parfois d'une seule démonstration de ce qui est possible pour faire changer d'avis les personnes aguerries. Les adeptes de makerspace vont sans doute à l'école en pensant aux prouesses de Sam Zeloof et aux détails qu'il fournit dans ses vidéos YouTube. Alors ne vous étonnez pas de voir des installations qui s'inspirent de Sam Zeloof dans les hackerspaces.

Pour finir, voici une autre façon d'envisager un atelier de fabrication de puces DIY : pour la modique somme de 50 000 USD environ, vous pouvez vous offrir une Chevrolet Camaro de 1969 en très bon état. Et elle passera environ 99 % du temps dans votre garage. À la place, vous pouvez dépenser bien moins de la moitié de cette somme pour transformer votre garage en atelier de fabrication de puces opérationnel qui vous occupera bien plus que n'importe quelle voiture surpuissante.