Un scientifique d'IBM dévoile la technologie des nanotubes de carbone pour prolonger la loi de Moore

Le scientifique d'IBM Research Qing Cao dévoile une méthode révolutionnaire pour interconnecter les nanotubes de carbone.

Le ralentissement imminent des puces à base de silicium a longtemps incité les chercheurs à chercher des alternatives. Qing Cao d'IBM affirme que les nanotubes de carbone (CNT) — feuilles cylindriques de carbone de seulement quelques atomes de large — offrent une voie vers des transistors plus petits, plus rapides et plus économes en énergie, capables de soutenir la loi de Moore pendant des décennies.

Reconnu comme pionnier de moins de 35 ans par MIT Technology Review cette année, Cao a démontré comment les CNT peuvent être alignés avec précision en réseaux denses, puis liés à de minuscules connecteurs métalliques. Cette technique, présentée à TR's EmTech à Cambridge, MA, ouvre la voie à l'intégration des CNT aux dimensions des puces silicium actuelles.

Quelles sont les limites du silicium et comment les CNT les surpassent ?

Qing Cao : Les puces silicium actuelles abritent des milliards de transistors à 22 nm, et nous avons déjà fabriqué des nœuds 7 nm. Cependant, le silicium atteint une barrière physique autour de 5–6 nm en raison des effets de tunnel quantique. Les CNT, avec des diamètres autour de 1 nm (quatre atomes de large), permettent des dispositifs à l'échelle 5 nm et au-delà. À ces dimensions, les transistors CNT peuvent fonctionner deux fois plus vite que le silicium tout en consommant moins de la moitié de l'énergie.

Pourquoi les puces CNT n'ont-elles pas encore été commercialisées ?

QC : À mesure que les dimensions des dispositifs diminuent, les interconnexions qui relient les transistors doivent aussi devenir plus petites. Réduire les connecteurs métalliques sous 10 nm augmente dramatiquement la résistance, sapant la performance. Notre équipe au Thomas J. Watson Research Center a conçu une liaison chimique robuste entre les extrémités des CNT et des fils de molybdène, démontrant que même des connexions métalliques de 40 atomes de large préservent la performance du dispositif.

Construire un wafer CNT complet reste un défi. Nous avons mis au point un processus d'auto-assemblage qui arrange les CNT en réseaux côte à côte sur un wafer, permettant l'intégration de contacts métalliques avec une perte résistive minimale. Cette combinaison pourrait produire des puces plus petites, plus rapides et plus économes en énergie que leurs homologues silicium, prolongeant efficacement la loi de Moore.

Quand verrons-nous ces puces dans les appareils grand public ?

QC : Nous anticipons des dispositifs à base de CNT entrant dans les produits dans les 10 à 15 prochaines années, soutenant la loi de Moore pendant au moins les deux prochaines décennies. Notre vision à long terme est d'intégrer 1 trillion de transistors sur un seul processeur — plus que d'étoiles dans la Voie lactée.