Technologie Hacker Fab
(docs.hackerfab.org)- Pour réduire la barrière d’accès aux coûteux équipements de nanofabrication, Hacker Fab est un projet qui vise à construire des outils de nanofabrication DIY et des fabs open source reproductibles
- En mars 2026, 7 Hacker Fabs avaient été créées, et les principaux outils de fab, ainsi que les dispositifs et procédés développés avec eux, étaient documentés, posant les bases de leur diffusion
- Il est possible de contribuer sans construire une fab complète ; même sans expérience préalable en nanofabrication, on peut participer à la documentation, aux corrections et aux projets via Discord et Gitbook/GitHub
- Le site de documentation rassemble les ressources nécessaires pour transformer en quelques mois une pièce vide en espace de fabrication de circuits intégrés simples, et invite à suivre les dernières avancées sur Discord
- Les licences combinent CERN-OHL-W pour le matériel, MPL v2.0 pour le logiciel et CC BY-SA 4.0 pour la documentation ; des fichiers NOTICE supplémentaires peuvent être associés selon l’origine des contributions
Objectifs et état actuel de Hacker Fab
- Hacker Fab est un projet qui vise à créer des versions DIY de tous les outils de nanofabrication et à les publier sous forme de matériel open source collaboratif
- Les laboratoires de nanofabrication sont coûteux et difficiles d’accès ; même des étudiants en STEM, y compris dans des institutions prestigieuses, peuvent avoir du mal à utiliser suffisamment les équipements
- Le projet part du constat que si les puces font tourner le monde, l’accès aux outils qui permettent de les fabriquer devrait lui aussi être élargi
- Ce qu’il faut, ce sont des outils de nanofabrication peu coûteux, open source et faciles à reproduire, ainsi que des laboratoires dans le monde entier qui les construisent et les utilisent réellement
- État d’avancement en mars 2026 :
- 7 Hacker Fabs ont été créées
- D’autres Hacker Fabs sont en cours de développement
- Plusieurs outils de fab open source essentiels ont été construits, documentés et reproduits
- Les dispositifs et procédés développés avec ces outils ont également été documentés
- Le projet fonctionne comme une communauté distribuée de contributeurs et ne pourra grandir qu’avec davantage de participation
Modes de contribution et gestion de la documentation
- La communication se fait sur Discord
- Il n’est pas nécessaire de construire une fab complète pour contribuer, et même sans expérience préalable en nanofabrication, il est possible de prendre en charge des travaux utiles
- Processus pour ajouter des travaux dans Gitbook :
- Cliquer sur le bouton « contribute »
- Pour un nouveau projet, créer une nouvelle page ; pour des travaux existants, modifier ou compléter la page existante
- En téléchargeant un document de travail, par exemple Google Docs, sous forme de fichier
.htmlzippé, on peut l’importer directement comme nouvelle page Gitbook tout en conservant la majeure partie du contenu et de la mise en forme - Soumettre une merge request et choisir Jay Kunselman et Alexander Hakim comme relecteurs
- Recevoir un message d’approbation ou une demande de modifications
- Le site de documentation est le point d’accueil des documents partagés ; il vise à fournir suffisamment de ressources pour transformer en quelques mois une pièce vide en espace de fabrication de circuits intégrés simples
- De nombreuses pages sont encore en cours de rédaction, et les notes d’avancement de contributeurs individuels peuvent se trouver dans Google Drive, Notion, etc.
- Les liens vers ces notes sont visibles en haut de chaque page
- Ces notes sont transférées vers Gitbook dès que possible
- Un compte Gitbook gratuit permet de soumettre des demandes de modification ; l’ensemble des ressources se trouve sur GitHub et est mis en forme proprement dans Gitbook
- Les contributions directes via GitHub sont également possibles
Outils de fabrication et coûts du Fab toolkit
- Outils de lithographie, dépôt et traitement :
- Lithography Stepper V2 : coût de construction 3 015 $, SOP fournie, Carnegie Mellon
- Vacuum Spin Coater V1 : coût de construction 200 $, SOP fournie, Carnegie Mellon
- RF Sputtering Chamber : construction chamber + magnetron 1 000 $, construction power supply 1 000 $, achat des composants dual gas supply 5 000 $, achat pumping system + gauge 11 400 $, Carnegie Mellon
- Thermal Evaporator V1 : en cours, coût de construction 15 000 $, SOP fournie, Carnegie Mellon
- Tube Furnace V1 : en cours, coût de construction 200 $, SOP fournie, Projects in Flight
- Plasma Etcher : coût d’achat 17 400 $, SOP fournie, Plasma Etch PE-25
- Hot Plate : coût d’achat 125 $
- 3-Axis Piezo Nanopositioner : coût de construction 500 $
- Electroless Plating : coût de construction 500 $
- Outils de validation et de mesure :
- Probe Station V1 : coût d’achat 15 800 $, SOP fournie
- DIY SMU : coût d’achat 800 $, SOP fournie
- Optical Spectrometer
- Catégories de matériaux chimiques :
- Photoresists + Developers
- Dielectrics
- Conductors
- Etchants
- Dopant Sources
Origine et structure de licences
- Hacker Fab s’inspire de Sam Zeloof
- Le projet a été lancé à Carnegie Mellon University par Elio Bourcart, Alexander Hakim et Sam Zeloof, et le soutien du département CMU ECE a favorisé sa croissance initiale
- Le premier Hacker Fab @ CMU est actuellement géré par Matthew Moneck, Tathagata Srimani et Jay Kunselman
- Pile de licences par défaut :
- Matériel : CERN-OHL-W
- Après publication de fichiers HDL sous CERN-OHL-W, si quelqu’un utilise ces fichiers dans un FPGA et distribue un bitstream, il n’est pas nécessaire de publier l’intégralité du reste de la conception HDL sous CERN-OHL-W
- Logiciel : MPL v2.0
- Le copyleft au niveau du fichier de la MPL est conçu pour encourager le partage des modifications du code, tout en permettant une combinaison avec du code sous d’autres licences open source ou propriétaires avec un minimum de restrictions
- Documentation : CC BY-SA 4.0
- Avec attribution, la distribution, le remix, l’adaptation et la construction à partir du contenu sont possibles sur tout support et dans tout format, y compris à des fins commerciales
- Les contenus remixés, adaptés ou dérivés doivent être licenciés dans les mêmes conditions
- Matériel : CERN-OHL-W
1 commentaires
Avis sur Hacker News
Quand l’impression 3D a commencé à émerger, j’espérais que les amateurs pourraient progresser vers la fabrication de circuits intégrés à grande largeur de trait.
Même si on ne ferait pas de procédé 4 nm dans un garage, je pensais que quelque chose autour de ~10 µm serait possible ; mais en lisant davantage sur la fabrication de circuits intégrés, même cela m’a semblé être un rêve lointain.
J’imaginais une technologie moderne élégante, où un laser creuserait des sillons et une tête d’impression déposerait avec précision les interconnexions et le dopage, mais la réalité est bien plus sale.
Chaque étape implique des produits chimiques dangereux et toxiques, et un seul grain de poussière au mauvais endroit peut déclencher une cascade de réactions de réactifs ratées ou créer un défaut physique.
Je suis content de voir qu’un travail est en cours pour la fabrication amateur ici, mais entre les lignes nettes de Magic et les wafers de silicium brillants, il y a un gouffre immense dominé non par des ingénieurs électriciens ou logiciels, mais par des scientifiques des matériaux.
Un an avant que je suive mon cours de VLSI, mon université a vendu tout son matériel de fabrication à une autre université ; ce cours comportait à l’origine des travaux pratiques en labo.
Je voudrais m’opposer au fait de qualifier la fabrication de circuits intégrés d’« arts obscurs ». Il n’y a pas de magie en ingénierie : c’est une compétence qui exige formation, expérience et expertise, comme dans les autres domaines de l’ingénierie.
Simplement, comme elle traite du monde physique, les coûts et les risques sont plus directs que dans le logiciel.
Ce qui peut troubler les gens, c’est qu’il n’existe pratiquement pas de niveau amateur en fabrication de circuits intégrés. Dès qu’on dépasse le stade du jouet, il faut non seulement des équipements, des matières premières et une salle blanche, mais aussi plusieurs personnes et du personnel de support.
Si le labo de mon université a fermé, c’est aussi parce que des étudiants en master, des doctorants et des professeurs sont partis, et qu’il devenait de plus en plus difficile pour les organismes de recherche de se procurer des wafers réellement utilisables.
De mémoire, seul l’avant-dernier projet est allé jusqu’au tapeout et à la fabrication, et le rendement était catastrophique à cause des contraintes de temps.
La partie la plus complexe de la fabrication de semi-conducteurs consiste à déterminer la meilleure réponse par un contrôle statistique des procédés fondé sur de grands échantillons.
C’est pourquoi il peut être difficile de lancer une ligne de production moderne si l’on n’en possède pas déjà une.
Trouver de bons « hyperparamètres » pour l’équipement de lithographie ferait passer l’entraînement d’un LLM pour un tutoriel.
Amorcer tout cela a nécessité des décennies d’intervention humaine directe, puis un transfert très prudent vers l’automatisation.
Elle répond au besoin de prototypage rapide.
Aujourd’hui, les gens ne gravent presque plus leurs PCB eux-mêmes non plus : c’est devenu trop rapide et trop bon marché.
Comme il n’y avait guère de motivation à dépenser plus de 10 000 dollars pour fabriquer un objet à 6 cents, il était difficile qu’un véritable mouvement de fabrication DIY de circuits intégrés émerge.
Il existe aussi des TFT à semi-conducteurs organiques, dont les couches sont déposées à basse température et par chimie en phase liquide.
Le problème plus profond est qu’il existe très peu de cas où l’on a besoin d’une puce sur mesure que des composants existants ou des FPGA ne peuvent pas résoudre, et même si l’accès à une fab devenait bon marché, très peu de gens auraient l’expertise nécessaire pour produire des résultats intéressants.
Cela dit, tiny tapeout vaut quand même le coup d’œil.
Il me semble que personne n’a mentionné la lithographie par faisceau d’électrons, alors que des amateurs l’ont déjà essayée[1].
La lithographie par faisceau d’électrons est utilisée depuis les années 1970 et, comme elle est lente, fabriquer un seul CPU pourrait prendre une journée.
C’est pourquoi elle n’est pas utilisée comme procédé de production de masse, mais elle fonctionne bien pour le prototypage.
Un système à faisceau d’électrons est, en gros, un microscope électronique à balayage plus puissant. Il comporte une chambre à vide, des dispositifs de focalisation et de déviation du faisceau d’électrons similaires à ceux d’un CRT, des équipements de contrôle, et il est bien sûr piloté par ordinateur.
Il présente aussi l’avantage que le logiciel peut corriger les non-linéarités de balayage, et qu’on peut scanner à faible puissance pour inspecter ce qu’on a écrit.
Il faut tout de même du revêtement et de la gravure, donc ce n’est pas un procédé entièrement sec ; le faisceau ne fait qu’exposer le photorésist.
La machine a la taille d’un bureau, et un exemple d’équipement à la CMU se trouve en [2]. Beaucoup d’universités possèdent ce genre de matériel.
[1] https://hackaday.com/2024/08/06/creating-1%c2%b5m-features-t...
[2] https://nanofab.ece.cmu.edu/facilities-equipment/fei-sirion....
Je suis d’accord avec l’idée de démocratiser l’accès aux techniques de fabrication simples, mais j’ai pas mal d’inquiétudes quant au fait que des amateurs s’y lancent.
Le danger évident est qu’on ne peut pas éviter le HF, et c’est extrêmement dangereux, au point de pouvoir tuer.
Cela dit, ce n’est pas ma plus grande inquiétude, dans la mesure où les gens peuvent faire des choix raisonnables pour réduire les risques, et où chacun peut au final déterminer lui-même son niveau d’acceptation du risque.
Ce qui m’inquiète davantage, c’est le SF6 utilisé dans la gravure ionique réactive. Son potentiel de réchauffement global par kg dépasse de plus de 24 000 fois celui du CO2.
Si tout est décomposé dans la chambre plasma, ou s’il y a un scrubber d’échappement comme dans les fabs industrielles, ça va ; mais les amateurs vont probablement laisser s’écouler et purger pas mal de SF6 inchangé.
C’est proche d’une catastrophe écologique, et certaines choses valent mieux ne pas être faites à la maison.
On peut supposer que la valeur première, presque rêvée, de ce genre de chose est de permettre à un particulier de fabriquer directement des puces
Comme l’impression 3D, ce serait fait pour itérer rapidement sur des prototypes, puis, une fois la conception prête, confier la fabrication de manière traditionnelle à l’un des grands acteurs
Si cette hypothèse est correcte, en quoi est-ce mieux qu’un FPGA ?
Cela dit, construire soi-même une installation de fabrication de puces est déjà quelque chose de génial en soi
Je cherche à fabriquer une puce pour la synthèse d’ADN, qui doit entrer physiquement en contact avec le monde réel et nécessite des électrodes
L’électricité issue du circuit provoque des variations locales de pH, ce qui permet de contrôler précisément des réactions biologiques
Un FPGA ne peut pas faire ce genre de travail analogique
Cette hypothèse semble ignorer une bonne partie de l’intérêt personnel
C’est un peu comme dire qu’il suffit de commander des PCB. Le coût marginal de fabrication de 1 000 PCB est désormais suffisamment bas, mais qu’en est-il si l’on n’en veut que 5, ou un seul ?
Tout le monde ne voit pas son hobby comme un investissement commercial. Tout le monde ne mène pas non plus un projet en pensant à un produit vendable
Beaucoup de gens veulent simplement tester des idées, s’amuser, répondre à leurs propres besoins et faire exister quelque chose, sans chercher à le vendre
Pour moi, la valeur essentielle d’un fab à domicile est de permettre de fabriquer une seule puce pour une tâche spécifique, ou de très petites quantités, chaque fois qu’un besoin apparaît
Passer d’une puce de 10 µm à une fab commerciale n’a absolument aucune chance d’être viable
Ça a l’air très intéressant, et j’espère que le prototypage à bas coût arrivera aussi dans le développement d’IC
Mais la comparaison avec l’impression 3D n’est pas juste ; l’exemple beaucoup plus proche, ce sont les PCB
On peut fabriquer soi-même des PCB, mais avec la production de masse chinoise et l’apparition de services de commandes groupées, c’est devenu tellement bon marché qu’il n’y a presque plus de raison de le faire
Je me demande s’il n’y aurait pas davantage à faire aussi pour le prototypage d’IC à bas coût
L’infrastructure fixe, c’est-à-dire construire une fab, n’est peut-être pas forcément le problème. Comme il existe une capacité de production permettant de fabriquer en masse des puces bon marché, ajouter une tranche de wafer n’est peut-être pas le facteur limitant du coût
Il existe aussi des wafers multiprojets, comparables aux commandes groupées de PCB, mais d’après ce que je comprends, la limite de coût dure aujourd’hui est le NRE lié à la fabrication du jeu de masques, qui n’est pas amorti sur des volumes suffisants dans la production de prototypes
C’est donc un domaine où j’aimerais voir progresser les masques bon marché, ou un recours à moins de masques
Les logiciels de conception de PCB de niveau professionnel sont disponibles pour quelques milliers de dollars par an, et KiCad, qui est open source, est déjà tout à fait utilisable
En revanche, les logiciels de conception d’IC de niveau professionnel coûtent des centaines de milliers de dollars par an, et les outils concurrents open source sont, en comparaison, presque inutilisables
Mais l’espoir est le même : même une petite démocratisation de la conception d’IC aiderait énormément le développement matériel
Le temps d’itération du DIY est imbattable, mais tous les procédés que j’ai vus jusqu’ici avaient quelque chose qui me déplaisait
Le laser à fibre pourrait être une exception, mais je ne connais pas bien ce domaine
Monter ce genre de Hacker Lab semble coûter un peu plus de 50 000 dollars rien qu’en matériel
J’espère que les coûts baisseront bientôt
J’espère que cette tentative réussira, mais je ne sais pas bien quels pièges elle peut cacher
Même de petites séries dépasseraient probablement les 50 000 dollars, mais je n’ai pas vraiment de point de comparaison
Du point de vue d’un spécialiste des semi-conducteurs, essayer de réduire à petite échelle les procédés de fabrication existants n’est pas la bonne approche
Ils sont beaucoup trop complexes
Il faut de nouveaux outils optimisés pour la simplicité des réactifs, afin d’éviter les photoresists et révélateurs toxiques, ainsi que les gaz plasma mortels
Ou alors, si ces étapes sont nécessaires, il faut pouvoir les séparer du labo local
Par exemple, on peut déjà acheter tout simplement des wafers de silicium recouverts d’oxyde ou de métal
On aurait une mer de portes NAND n’attendant que la couche métallique, et le câblage pourrait être réalisé par FIB et isolation
Bien avant que les ASIC DIY ne deviennent réalistes, les grandes fabs proposeront des services de shuttle moins chers et plus simples
J’espère que cela réussira, mais fabriquer des structures à l’échelle micro/nano avec des machines à taille humaine a toujours été difficile, même pour des gens bien mieux financés que des amateurs
J’ai récemment découvert la croissance cristalline dirigée par l’ADN, et l’idée qu’un grand être puisse fabriquer quelque chose de petit, par exemple un circuit intégré, d’une manière plus maniable m’intrigue
Je ne sais pas comment on pourrait faire cela dans un garage, mais programmer les étapes nécessitant un contrôle précis dans des substances chimiques plutôt que dans des machines me semble avantageux
Il nous faut vraiment une méthode pour fabriquer ce genre de nanodispositifs sans lithographie
Si l’on utilise quelque chose comme l’ADN pour transmettre de l’information à une surface, cela paraît beaucoup plus simple, efficace et robuste à mesure que l’on descend en taille et que l’on passe à grande échelle
Quelle que soit la technologie, la métrologie devient le domaine problématique dominant. Au final, il faut répondre à la question : « où obtient-on une précision reproductible ? »
Il existe bien des procédés de labo à faible capacité capables de produire des largeurs de trait inférieures à 234 nm, mais il faut considérer la salle blanche comme une partie de la machine
Comprendre comment maintenir l’atmosphère et contrôler le débit massique des gaz peut prendre des années
Vendre du matériel conçu par la communauté sans citer les amateurs qui en sont à l’origine est assez culotté
Rien de ce qui a été publié ne semble nouveau ou original
Le développement d’IC domestiques à bas coût est indispensable à l’agriculture
Si l’on pense aux machines agricoles d’aujourd’hui et de demain, elles sont numérisées, et il faut leur donner la capacité de se réparer et de se modifier elles-mêmes
On ne pourra sans doute pas fabriquer une puce plus puissante qu’un ESP32 pour moins de 2 dollars ; alors en quoi fabriquer ses propres IC aide-t-il ?
Ou permettre de modifier la vitesse maximale d’un véhicule sans devoir aller dans un centre de service et payer 300 à 500 dollars
Je ne comprends pas pourquoi on parle de développement d’IC domestiques à bas coût alors qu’on ne permet même pas cela aux agriculteurs
Malheureusement, c’est un pas dans la bonne direction, mais on est encore loin du but
Les agriculteurs n’ont pas 50 000 dollars de marge pour installer une fab d’IC de loisir dans leur grange
Le problème ici n’est pas de fabriquer des puces
Projet très intéressant, mais le passage « nous communiquons entièrement sur Discord » me gêne
C’est un jardin clos, avec du contenu difficile à rechercher ; je ne comprends pas pourquoi l’utiliser pour quelque chose qui ressemble à une démarche DIY open source