Nexstrom développe un équipement de croissance de TMDs sur wafers 300 mm

Contexte et enjeux

Depuis plusieurs décennies, la loi de Moore pousse les fonderies à réduire la taille des transistors en silicium. Cette miniaturisation augmente les fuites de courant, la perte de puissance et la dissipation thermique, ce qui limite la densité fonctionnelle des puces. Les matériaux bidimensionnels, et plus précisément les dichalcogénures de métaux de transition (TMD), offrent une épaisseur de quelques atomes seulement, ce qui permet de concevoir des canaux de conduction ultra‑minces tout en conservant un contrôle électrostatique plus précis. Nexstrom, startup singapourienne incubée par Xora Innovation, mise sur ces propriétés pour proposer une alternative au silicium traditionnel.

Architecture du système North Star

Le produit phare de l’entreprise, baptisé North Star, est un équipement capable de déposer des TMD directement sur des wafers de 300 mm (12 inches), la taille standard des lignes de production commerciales. Le processus repose sur une technique de croissance en phase vapeur (CVD) adaptée aux matériaux 2D, où les précurseurs chimiques sont introduits dans une chambre à haute température contrôlée. Selon le communiqué, le système a déjà démontré la production de couches de TMD de qualité industrielle sur des wafers de 12 inches, après une montée progressive de la taille de substrat : de 2 inches à 6 inches, puis un objectif de 8 inches d’ici fin octobre.

Le contrôle du profil de croissance repose sur des capteurs in‑situ mesurant la température, la pression et la composition du gaz, ainsi que sur des outils de métrologie post‑processus (spectroscopie Raman, microscopie électronique) pour valider la continuité et l’uniformité des couches. Cette chaîne de mesure‑contrôle‑feedback vise à réduire la variabilité qui, dans les laboratoires, limite la reproductibilité des TMD à l’échelle nanométrique.

Défis de mise à l’échelle et perspectives

Le principal obstacle identifié par Nexstrom reste la capacité à garantir une croissance homogène sur l’ensemble d’un wafer de 300 mm. Les gradients thermiques et les flux de gaz non uniformes peuvent engendrer des variations d’épaisseur de plusieurs nanomètres, ce qui affecterait la performance des transistors. L’entreprise affirme que les résultats obtenus jusqu’à présent répondent aux spécifications de qualité exigées par les partenaires industriels, mais ne fournit pas de métriques précises (taux de défauts, variation d’épaisseur).

Financement et feuille de route : Nexstrom a levé un tour seed de 12 M$ auprès d’investisseurs dont Xora, Foothill Ventures et SEEDS, portant le total levé à 15 M$. Les fonds seront alloués à l’amélioration du contrôle de processus, à l’extension de l’équipe d’ingénierie et à la qualification auprès de clients potentiels. La société prévoit que son équipement sera prêt pour la production commerciale entre 2030 et 2035, une échéance qui coïncide avec les premiers essais de TMDs présentés par TSMC, Intel et IMEC sur des lignes de 300 mm.

En comparaison, d’autres acteurs comme AIXTRON ou CDimension se concentrent sur les précurseurs chimiques ou les étapes de dépôt séparées, tandis que Nexstrom tente d’offrir une solution intégrée « wafer‑to‑wafer ». Si la technologie parvient à atteindre la reproductibilité exigée par les fonderies, elle pourrait ouvrir la voie à des transistors à canal 2D compatibles avec les architectures CMOS existantes, sans nécessiter de refonte complète des lignes de fabrication.