Une nouvelle conception de puce comprend 41 couches verticales de matériaux semi-conducteurs et isolants, ce qui lui permet de dépasser les limites de la miniaturisation.
L'empilement de transistors semi-conducteurs pourrait aider à contourner la loi de Moore
Alors que les fabricants de puces rendent leurs produits toujours plus petits, ils se heurtent aux limites de la puissance de calcul pouvant être regroupée dans une seule puce. Une puce record a permis d’éviter le problème et pourrait conduire à une fabrication plus durable des appareils électroniques.
Depuis les années 1960, rendre l’électronique plus puissante signifiait rendre ses éléments de base – les transistors – plus petits et plus densément regroupés sur des puces. Cette tendance a été illustrée par la loi de Moore, qui suggère que le nombre de composants sur une puce électronique doublera chaque année. Mais cette loi a commencé à faiblir vers 2010. Xiaohang Li, de l’Université des sciences et technologies du Roi Abdallah en Arabie Saoudite, et ses collègues ont montré qu’au lieu de réduire la taille, la solution à cette énigme pourrait être de construire vers le haut.
Ils ont conçu une puce composée de 41 couches verticales de deux types différents de semi-conducteurs séparées par un matériau isolant – un empilement de transistors environ 10 fois plus haut que tout ce qui avait été fabriqué auparavant. Pour tester sa fonctionnalité, l'équipe a réalisé 600 copies, qui présentaient toutes des performances similaires et fiables, et a utilisé certaines de ces puces empilées pour mettre en œuvre quelques opérations de base différentes dont les ordinateurs ou les dispositifs de détection ont besoin. Les jetons fonctionnent de la même manière que certains jetons plus traditionnels qui ne sont pas empilés.
Li affirme que la fabrication de ces piles nécessitait moins de méthodes gourmandes en énergie que la fabrication de puces plus standard. Thomas Anthopoulos, membre de l'équipe de l'Université de Manchester au Royaume-Uni, affirme que la nouvelle puce ne mènera pas nécessairement à de nouveaux superordinateurs, mais si elle pouvait être utilisée dans des appareils courants comme l'électronique domestique intelligente et les appareils de santé portables, elle réduirait l'empreinte carbone de l'industrie électronique tout en offrant plus de fonctionnalités avec chaque couche ajoutée.
Jusqu’où la pile pourrait-elle aller ? « Il n'y a vraiment pas moyen de s'arrêter. Nous pouvons continuer. C'est juste une question de sueur et de larmes », déclare Anthopoulos.
Mais des défis techniques subsistent en termes de température maximale de la puce avant un dysfonctionnement, explique Muhammad Alam de l'Université Purdue dans l'Indiana. C'est un peu comme essayer de rester au frais en portant plusieurs parkas à la fois, car chaque couche ajoute de la chaleur, dit-il. La limite thermique actuelle de 50 °C de la puce devrait être augmentée de 30 degrés ou plus pour la rendre pratique à utiliser en dehors du laboratoire, explique Alam. Pourtant, selon lui, la seule façon pour l’électronique de progresser à court terme est précisément d’adopter cette approche et de se développer verticalement.
