Aujourd'hui à la réunion internationale des dispositifs électroniques de l'IEEE, Les scientifiques d'IBM ont dévoilé plusieurs percées de recherche exploratoire qui pourraient conduire à des avancées majeures dans la fourniture de produits considérablement plus petits, puces informatiques plus rapides et plus puissantes.

Depuis plus de 50 ans, les processeurs informatiques ont augmenté en puissance et ont diminué en taille à un rythme effréné. Cependant, les concepteurs de puces d'aujourd'hui atteignent les limites physiques avec la loi de Moore, arrêter le rythme de l'innovation de produit de la seule mise à l'échelle.

Avec pratiquement tous les équipements électroniques aujourd'hui construits sur la technologie métal-oxyde-semiconducteur (CMOS) à symétrie complémentaire, il existe un besoin urgent de nouveaux matériaux et de nouvelles conceptions d'architecture de circuits compatibles avec ce processus d'ingénierie, car l'industrie technologique approche des limites d'évolutivité physique du transistor au silicium.

Après des années d'avancées physiques clés réalisées auparavant uniquement en laboratoire, Les scientifiques d'IBM ont intégré avec succès le développement et l'application de nouveaux matériaux et architectures logiques sur des plaquettes de 200 mm (huit pouces) de diamètre. Ces percées pourraient potentiellement fournir une nouvelle base technologique pour la convergence de l'informatique, la communication, et l'électronique grand public.

Mémoire d'hippodrome

La mémoire Racetrack combine les avantages des disques durs magnétiques et de la mémoire à semi-conducteurs pour surmonter les défis des demandes croissantes de mémoire et de la diminution des périphériques.

Prouver que ce type de mémoire est faisable, aujourd'hui, les chercheurs d'IBM détaillent le premier dispositif de mémoire Racetrack intégré à la technologie CMOS sur des plaquettes de 200 mm, l'aboutissement de sept années de recherche en physique.

Les chercheurs ont démontré les fonctionnalités de lecture et d'écriture sur un réseau de 256 dans le plan, hippodromes horizontaux magnétisés. Ce développement jette les bases d'une amélioration supplémentaire de la densité et de la fiabilité de la mémoire Racetrack en utilisant des hippodromes magnétisés perpendiculaires et des architectures tridimensionnelles.

Cette percée pourrait conduire à un nouveau type d'informatique centrée sur les données qui permet d'accéder à des quantités massives d'informations stockées en moins d'un milliardième de seconde.

Graphène

Ce tout premier dispositif au graphène compatible CMOS peut faire progresser les communications sans fil, et permettre de nouveaux, appareils à haute fréquence, qui peut fonctionner dans des conditions de température et de rayonnement défavorables dans des domaines tels que la sécurité et les applications médicales.

Le circuit intégré au graphène, un multiplicateur de fréquence, est opérationnel jusqu'à 5 GHz et stable jusqu'à 200 degrés Celsius. Alors que la stabilité thermique détaillée doit encore être évaluée, ces résultats sont prometteurs pour les circuits de graphène à utiliser dans des environnements à haute température.

La nouvelle architecture renverse la structure actuelle du transistor au graphène sur sa tête. Au lieu d'essayer de déposer un diélectrique de grille sur une surface de graphène inerte, les chercheurs ont développé une nouvelle structure de grille intégrée qui permet un rendement élevé du dispositif sur une plaquette de 200 mm.

Nanotubes de carbone

Les chercheurs d'IBM ont présenté aujourd'hui le premier transistor avec des longueurs de canal inférieures à 10 nm, surpassant les meilleurs dispositifs concurrents à base de silicium à ces échelles de longueur.

Tout en étant déjà envisagé dans des applications variées allant des cellules solaires aux écrans, il est prévu que les ordinateurs au cours de la prochaine décennie utiliseront des transistors avec une longueur de canal inférieure à 10 nm, une échelle de longueur à laquelle la technologie silicium conventionnelle aura des difficultés extrêmes à fonctionner même avec de nouvelles architectures de dispositifs avancées. Les dispositifs à nanotubes de carbone à l'échelle d'une longueur de grille inférieure à 10 nm constituent une avancée significative pour les futures applications de la technologie informatique.

Bien que souvent associé à l'amélioration de la vitesse de commutation (à l'état activé), cette percée démontre pour la première fois que les nanotubes de carbone peuvent fournir un excellent comportement hors état dans des dispositifs extrêmement dimensionnés, mieux que ce que suggéraient certaines estimations théoriques du courant tunnel.