IBM jette les bases de la microélectronique de demain

IBM, avec l’IBM Labs, travaille sur les technologies de demain. Son portefeuille de brevets témoigne de son activité débordante en matière de recherche avancée.

Et la conférence IEEE International Electronic Devices Meeting (tenue à Washington D.C. du 5 au 7 décembre 2011) fut l’occasion de prendre la mesure des avancées technologiques dans le domaine des nanotechnologies.

Trois prototypes de puces dévoilés par IBM ont ainsi permis de prendre le pouls de la technologie CMOS en graphène, des transistors nanotubes carbones en graphène de longueur de grille inférieure à 10 manomètres (nm) et des mémoires racetracks promises à remplacer la mémoire de type flash.

Le premier prototype de puce CMOS en graphène

IBM entend bien exploiter les propriétés uniques du graphène pour réaliser des transistors dans cette matière. Les chercheurs ont ainsi réussi à mettre au point une puce compatible avec la technologie CMOS. La puce a été fondue dans un environnement industriel sur des wafers de 200 mm.

Le prototype était une puce de type multiplieur de fréquence fonctionnant à 5 GHz avec une fonctionnalité stable jusqu’à 200 degrés Celsius. L’occasion de mettre en oeuvre un nouveau type de gravure des MOS sur substrat en graphène en obtenant un haut rendement sur des wafers de 200 mm.

Selon IBM, « ce tout premier dispositif en graphène compatible CMOS peut permettre des avancées dans les communications sans fil, et permettre de nouveaux appareils à haute fréquence, qui pourraient fonctionner sous des températures et des conditions de rayonnement défavorables dans des domaines tels que les applications de sécurité et médicales. »

Transistor nanotubes carbones avec longueur de grille sous les 10 nm

IBM a également développé un transistor MOS en nanotubes carbone de graphène dont la longueur de grille est inférieure à 10 nanomètres.

Pour analogie, les transistors MOS des processeurs Ivy Bridge d’Intel sont gravés en 22 nm. Et surtout, IBM précise que si les qualités dynamiques sont bien au rendez-vous, les fuites par courant de grille par effet tunnel (courant tunnel) ne sont pas rédhibitoires.

IBM déclare ainsi : « Les dispositifs de nanotubes de carbone avec longueur de grille sous les 10nm constituent une percée importante pour les futures applications dans le domaine de l’informatique. Bien que souvent associée à l’amélioration de la vitesse de commutation, cette percée démontre pour la première fois que les nanotubes de carbone peuvent fournir d’excellents états « OFF » (transistor dit “ouvert”) dans les technologies très fines – mieux que ce que certaines estimations théoriques du courant tunnel suggérent. »

Mémoire racetrack ou le successeur de la Flash

Enfin, un mot sur les mémoires racetrack dont la densité devrait être plus de 10 fois supérieure à celle de la Flash et le nombre de cycle d’écriture illimité.

Après sept années de recherche, les scientifiques d’IBM Labs viennent de mettre au point une mémoire composée de 256 racetracks horizontaux.

Il s’agit de points mémoires qui stockent l’information via le spin des électrons du courant qui les parcourt. Et surtout, on retiendra que le prototype développé l’a été dans une technologie basée sur du Silicium.

Les trois prototypes d’IBM jettent donc les bases de puces plus puissantes, plus rapides et moins énergivores. Il reste toutefois difficile de savoir quand des applications commerciales verront le jour.