Des nanotubes en guise de transistors…
Une équipe de chercheurs d’IBM a réussi à fabriquer un nanotube constitué d’atomes de carbone offrant une conductivité équivalente à celle d’un transistor en silicium. Il est également beaucoup plus petit qu’un transistor traditionnel et moins gourmand en énergie. Il ne reste plus qu’à savoir le produire à l’échelle industrielle. Ce qui prendra encore quelques années.
Alors qu’Intel (parmi d’autres) s’acharne à réduire mécaniquement la taille des transistors en silicium pour en augmenter les performances (voir édition du 13 avril 2001), IBM se tourne vers une solution « atomique ». A savoir des transistors constitués de « tubes » en atomes de carbone. Un phénomène découvert en 1991 par Sumio Lijiama, alors chercheur chez Nec. Les avantages sont multiples. La taille (de 5 à 10 atomes), d’abord, qui serait 500 fois plus petite que celle des transistors actuels. La faible consommation électrique, ensuite, qui garantit un faible dégagement de chaleur et, enfin, la qualité de conduction qui égale celle des transistors en silicium. Ces nanotubes de carbone réunissent donc toutes les qualités nécessaires à la constitution d’un processeur performant. Mais leur fabrication restait un obstacle.
C’est pourtant l’exploit réalisé par l’équipe de Phaedon Avouris du Nanoscale science research department. Les chercheurs d’IBM ont mis au point un procédé de fabrication qui autorise toutes les manipulations possibles de ces tubes d’atomes. La production synthétique de nanotubes produisait un mélange de métal et de semi-conducteurs. Il restait à séparer la couche de métal qui recouvre celle de semi-conducteurs, seule à même d’assurer la conduction électrique du transistor. C’est ce qu’ont réussi à obtenir les scientifiques avec une méthode dite de « destruction constructive » qui, à partir d’un procédé complexe faisant appel à la lithographie, « épluche » la couche métallique de la couche semi-conductrice. Il reste alors un cylindre d’atomes de carbone conducteurs (le nanotube) qui peut être utilisé pour construire un circuit logique, élément de base du processeur. La manipulation de ce nanotube s’effectue à l’aide d’un microscope à force atomique (qui autorise l’étude des surfaces à une échelle moléculaire et permet de sonder les propriétés physico-chimiques de molécules individuelles).
La relève des transistors en silicium ?
La technologie des nanotubes d’atomes de carbone est très prometteuse car, même si l’industrie des semi-conducteurs continue de suivre la loi de Moore (qui, rappelons-le, consiste à doubler le nombre de transistors d’un processeur tous les 18 mois environ) pour faire progresser ses produits, les scientifiques s’accordent à dire qu’elle atteindra ses limites dans les 10 ans à venir. Et les travaux d’IBM permettent aujourd’hui d’envisager une production industrielle de puces constituées de nanotubes. Processus qui pourrait prendre effet d’ici trois ans selon Phaedon Avouris. Quelques années de plus selon Charles Lieber, professeur à Harvard. Sauf si l’on se tourne vers une solution hybride silicium-nanotubes. Quoi qu’il en soit, les transistors en silicium ont trouvé leur successeur.
Pour en savoir plus :
* La page d’IBM consacrée aux nanotubes (en anglais)
* Une autre page consacrée à la fabrication des nanotubes (en anglais)