Les meilleures puces informatiques d'aujourd'hui possèdent des matrices de transistors stupéfiantes dépassant les 2 1/2 milliards, mais les nouvelles technologies au niveau du nanomètre promettent d'augmenter encore plus ce nombre. Les nanotransistors peuvent être fabriqués à partir de matériaux allant du silicium aux nanotubes de carbone et même de grosses molécules.

Mais comment garantir que de tels circuits électroniques ultra-petits fonctionneront de manière fiable ?

Wenjing Rao, Professeur adjoint de génie électrique et informatique à l'Université de l'Illinois à Chicago, explorera cette question en utilisant une période de cinq ans, 450 $, 000 National Science Foundation Early Faculty Career Award qu'elle vient de gagner.

Les puces d'aujourd'hui sont construites sur la base du dispositif appelé CMOS - semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire - qui peut être fabriqué avec une très grande fiabilité. Mais les nanotransistors de demain devront peut-être être fabriqués à l'aide de procédés entièrement nouveaux.

"Si vous passez à un autre mécanisme, il y aura du changement, " dit Rao. " Tout comme si je changeais les matériaux de construction de la brique au verre et à l'acier, vous obtenez un caractère différent. Bien que je puisse construire un bâtiment plus haut avec des matériaux plus légers, de nouveaux problèmes peuvent survenir."

Futurs nanotransistors, elle a dit, sont susceptibles de présenter des défauts et des défauts. La recherche peut même prouver qu'il ne vaut pas la peine de les fabriquer pour un usage conventionnel, tels que les ordinateurs de bureau. Mais les systèmes basés sur la nanoélectronique peuvent s'avérer utiles pour des domaines d'application entièrement nouveaux, tels que les systèmes embarqués et les capteurs. Rao explorera cela dans le cadre de son NSF Career Award, avec les limites théoriques, capacités et applications des puces à nanotransistor.

"Si chaque transistor est aussi petit, vous êtes sujet à beaucoup de défauts et de fautes, " elle a dit, "donc, comment gérez-vous cela? Nous devons être capables de détecter les défauts et de trouver le moyen de les tolérer, peut-être en utilisant un composant différent pour faire le même calcul, ou -- à long terme -- par auto-réparation."

Rao étudiera les moyens possibles de tester et de diagnostiquer au mieux les problèmes avec les nanotransistors et de déterminer si et comment des systèmes redondants peuvent servir de protection contre les pannes.

"Il faut avoir une solution de contournement, " dit-elle. " Une puce pour un capteur, par exemple, pourraient être soumis à des variations environnementales telles que le bruit de fond, rayonnement cosmique et vibrations environnementales. Vous vous attendriez également à voir beaucoup de défauts lors des calculs."

Rao a déclaré que les ingénieurs informaticiens posent de nombreuses questions de grande envergure sur les nanosystèmes électroniques dans le but de mettre en place des règles de conception et de fabrication qui garantiront la fiabilité des nouveaux produits les utilisant.

« Nous essayons vraiment de sonder où se trouve la frontière. Que peut-on et ne peut-on pas faire ? Nous examinons ce que nous pouvons faire d'un point de vue technique dans ce qui est possible, Qu'est-ce qui ne l'est pas, et ce qui est trop coûteux."

La subvention de Rao sera également utilisée en partie pour soutenir les doctorants qui l'aident dans ses recherches, et développer de nouveaux cours sur le sujet aux niveaux du premier cycle et des cycles supérieurs.