Un saut nanométrique à des milliards de transistors

Le chercheur Qing Cao d'IBM développe un moyen de relier les nanotubes de carbone

Les scientifiques et les ingénieurs n'ont pas besoin de porter des planches à clin à Times Square pour déclarer « La fin de la loi de Moore est proche ». Ils savent tous que les puces informatiques à base de silicium cesseront bientôt d'augmenter en vitesse et de diminuer en taille. L'un de ces scientifiques, Qing Cao d'IBM, a peut-être trouvé la réponse alt-silicium dans les nanotubes de carbone - des feuilles de carbone enroulées qui peuvent mieux conduire les signaux électriques à une échelle beaucoup plus petite que le silicium.

Cao, qui a été reconnu comme un pionnier des moins de 35 ans par la MIT Technology Review cette année, j'ai trouvé un moyen d'aligner les CNT ensemble, puis de les fusionner à de minuscules fils de connexion métalliques. Cela signifie qu'elles pourraient être agrandies à la taille des puces de silicium d'aujourd'hui et éventuellement les remplacer dans les ordinateurs de demain. Cao a expliqué comment il a réussi à aligner des nanotubes en réseaux, puis à souder des atomes de métal à l'extrémité d'un nanotube de quatre atomes de large lors du TR de cette semaine. EmTech à Cambridge, MA. J'ai rattrapé Cao pour avoir un aperçu de son discours.*

*Mise à jour, 21/10/16 :Regardez la présentation EmTech de Qing Cao au MIT Technology Review.

Qing Cao , IBM Research (crédit photo :MIT Technology Review)

Quelle est la limite de Silicon et comment les CNT dépassent-ils cette limite ?

Qing Cao : Les puces de silicium contiennent déjà des milliards de transistors à 22 nm. Ce sont les types de puces dans les serveurs d'aujourd'hui. Et nous avons montré que 7 nm est possible. Mais la capacité du silicium se termine à environ 5 ou 6 nm lorsqu'il heurte le mur de la mécanique quantique. Cependant, les nanotubes de carbone, avec leur taille intrinsèquement petite - environ 1 nm, ou seulement quatre atomes de large - nous permettent d'atteindre un nœud de 5 nm ou au-delà. À cette échelle, les transistors CNT pourraient fonctionner deux fois plus vite que le silicium, tout en consommant moins de la moitié de l'énergie.

Pourquoi n'avons-nous pas encore pu construire de puces CNT ?

Qing Cao , IBM Research (crédit photo :MIT Technology Review)

CQ : Lorsque nous passons à des appareils plus petits, les connecteurs doivent rétrécir en même temps. Mais la réduction de la taille du connecteur métallique, jusqu'à moins de 10 nm, augmente fortement la résistance et tue ainsi les performances de l'appareil. Nous – mon équipe du Thomas J Watson Research Center et moi-même – avons développé un moyen de connecter l'extrémité des NTC à un fil de molybdène par des liaisons chimiques fortes, et avons vérifié, dans ce cas, que la réduction de la dimension du connecteur ne compromettrait pas performances de l'appareil, même si la taille des connecteurs métalliques a diminué à seulement 40 atomes de large ou même plus petit.

Après avoir résolu le problème du connecteur, nous avons toujours besoin d'une plaquette CNT pour construire des puces CNT. Mon équipe a développé un moyen d'auto-assembler des nanotubes en réseaux alignés côte à côte sur des plaquettes. Être capable d'assembler des matrices CNT sur une plaquette, puis de les connecter avec de minuscules fils métalliques avec une perte résistive minimale signifiera des puces plus petites à des vitesses plus rapides que le silicium - et la poursuite de la loi de Moore.

Quand pensez-vous que ces puces arrivent dans nos ordinateurs et appareils ?

CQ : Je pense que de tels dispositifs à nanotubes apparaîtront dans les produits au cours des 10 à 15 prochaines années et contribueront à maintenir la loi de Moore pendant au moins les 20 prochaines années. Finalement, nous voulons emballer 1 billion de transistors sur un processeur (c'est plus que le nombre d'étoiles dans la Voie lactée !)