IBM créé un circuit logique sur un nanotube de carbone

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En avril dernier, une équipe de chercheurs d’IBM parvenait à faire circuler du courant électrique dans un tube d’atomes de carbone, créant ainsi le premier transistor nanotube. Aujourd’hui, Big Blue a réussi à créer un circuit logique complet sur cet unique tube de carbone. Une avancée majeure qui s’inscrit comme une réponse possible à la succession des processeurs à base de silicium, limités à terme dans leur miniaturisation.

En présentant ses résultats le 26 août dernier à l’occasion du 222e congrès de l’American Chemical Society à Chicago, IBM vient une nouvelle fois de franchir une étape majeure dans la miniaturisation des transistors. Après avoir mis au point des nanotubes de carbone en guise de transistors (voir édition du 27 avril 2001), l’équipe du Dr. Phaedon Avouris est parvenue à créer un circuit logique à partir de ces transistors en atomes de carbone de quelques nanomètres (soit quelques millionièmes de millimètres), plus de cent de fois plus petit que les transistors actuels d’environ 130 à 180 nanomètres. Ce circuit logique est un inverseur de courant (voltage inverser), une sorte d’interrupteur qui, dans le monde numérique, change les “0” en “1” et inversement. En fait, cet inverseur correspond au circuit logique “NOT”, l’un des trois circuits les plus utilisés dans les processeurs avec “AND” et “OR”. Mais l’exploit de l’équipe du Dr Avouris tient dans la capacité à encoder la fonction “NOT” dans un seul et même nanotube de carbone, donnant ainsi naissance au premier circuit logique “intra-moléculaire”.

Pour cela, les chercheurs ont dû créer un transistor de type n (n-type), c’est-à-dire un transistor de type “négatif” qui empêche le courant électrique de passer, en opposition au type p (p-type) où le courant est transmis. Jusqu’à présent, seuls des transistors en nanotubes de type p avaient été créés. Ce qui interdisait tout transfert d’information (ou alors toujours la même). Pour transformer le transistor de type p en type n, les chercheurs d’IBM ont “chauffé” le nanotube en le plaçant sous vide. En le replaçant à l’air libre, celui-ci retrouve ses propriétés négatives. Et IBM a réussi à placer les deux types de transistors sur le même “brin” de nanotube de carbone, créant ainsi le circuit logique “NOT”. Mieux, les chercheurs de Big Blue ont constaté que le signal de sortie du nano-transistor était plus important que le signal d’entrée. Un phénomène appelé “gain” (ou enrichissement) essentiel à la fabrication des circuits logiques (portes, éléments conducteurs, etc.). Ce qui permet d’espérer que d’autres types de circuits logiques pourront être créés à base de nanotubes.

La fin de l’ère du silicium ?

Les conséquences d’une telle découverte sont énormes pour l’avenir de la micro-informatique, dont les solutions actuelles à base de silicium atteindront bientôt leurs limites. “Le nanotube de carbone est désormais le candidat désigné pour remplacer le silicium quand les puces actuelles auront atteint leur limite de miniaturisation, une barrière physique qui devrait arriver d’ici 10 ou 15 ans”, explique le Dr Avouris dans le communiqué d’IBM. “Ces nanotubes pourraient mener à des progrès inimaginables dans la miniaturisation des composants informatiques et dans leur puissance.” Les puces à base de transistors en nanotubes de carbone devraient être plus rapides tout en dégageant moins de chaleur. Enfin, du fait de leur miniaturisation, le processeur pourrait contenir 10 000 fois plus de transistors qu’aujourd’hui dans un même espace. A quand un Pentium à 420 milliards de transistors fonctionnant avec une pile à 1,5 volt ?


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