Une nouvelle percée pourrait repousser les limites de la miniaturisation des composants électroniques plus loin qu'on ne le pensait auparavant. Une équipe du Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) et de l'Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) a construit un transistor nanométrique qui présente des propriétés exceptionnelles pour un appareil de sa taille. Pour arriver à ce résultat, les chercheurs ont développé une nouvelle architecture tridimensionnelle constituée d'un réseau vertical de nanofils dont la conductivité est contrôlée par une grille mesurant seulement 14 nm de longueur.

Publié dans Nanoéchelle , ces découvertes ouvrent la voie à des alternatives aux structures planaires utilisées dans les microprocesseurs et les unités de mémoire. L'utilisation de transistors 3D pourrait augmenter considérablement la puissance des dispositifs microélectroniques.

Les « blocs de construction » de la microélectronique, les transistors sont constitués d'un composant semi-conducteur, canal appelé, reliant deux terminaux. Le passage du courant entre ces bornes est contrôlé par une troisième borne, appelé porte. Agissant comme un interrupteur, la grille détermine si le transistor est passant ou bloqué. Au cours des 50 dernières années, les transistors ont été régulièrement réduits en taille, permettant le développement de dispositifs microélectroniques de plus en plus puissants. Cependant, il est généralement admis que les transistors d'aujourd'hui, avec leur architecture plane, approchent des limites de la miniaturisation :il existe une taille minimale en dessous de laquelle le contrôle du gate sur le canal devient de moins en moins efficace. En particulier, les courants de fuite commencent à interférer avec les opérations logiques effectuées par le réseau de transistors. Pour surmonter ce problème, des chercheurs du monde entier étudient des alternatives qui permettront à la course à la miniaturisation de se poursuivre.

Une équipe de chercheurs du LAAS et de l'IEMN a aujourd'hui construit le premier transistor nanométrique véritablement tridimensionnel. Le dispositif se compose d'un réseau vertical serré de nanofils d'environ 200 nm de longueur reliant deux surfaces conductrices. Une grille en chrome entoure complètement chaque nanofil et contrôle le passage du courant, résultant en un contrôle optimal des transistors pour un système de cette taille. La porte n'a que 14 nm de longueur, contre 28 nm pour les transistors des puces d'aujourd'hui, mais sa capacité à contrôler le courant dans le canal du transistor répond aux exigences de la microélectronique contemporaine.

Cette architecture pourrait conduire au développement de microprocesseurs dans lesquels les transistors sont empilés. Le nombre de transistors dans un espace donné pourrait ainsi être considérablement augmenté, ainsi que la capacité de performance des microprocesseurs et des unités de mémoire. Un autre avantage important de ces composants est qu'ils sont relativement simples à fabriquer et ne nécessitent pas de lithographie haute résolution. En outre, ces transistors 3D pourraient être facilement intégrés dans les dispositifs microélectroniques conventionnels utilisés par l'industrie aujourd'hui.

Un brevet a été déposé pour ces transistors. Les chercheurs prévoient maintenant de poursuivre leurs efforts pour réduire davantage la taille de la porte, qui, selon eux, pourrait être inférieure à 10 nm tout en offrant un contrôle satisfaisant du transistor. En outre, l'équipe recherche des partenaires industriels pour aider à concevoir les dispositifs électroniques du futur en utilisant l'architecture 3D de ces nouveaux transistors.