Les nouvelles architectures de nanofils augmentent la puissance de calcul des ordinateurs


Les nouvelles architectures de nanofils augmentent la puissance de calcul des ordinateurs

Les sont constitués groupes 3 et 5 des atomes du tableau périodique. Crédit photo : EPFL Alain Herzog

Valerio Piazza crée de nouvelles 3D à partir d’une forme inventive de nanofil. Ses recherches visent à repousser les limites de la miniaturisation et à ouvrir la voie à des appareils électroniques plus puissants. Il vient de remporter le Piaget Scientific Award 2020, dont le prix va financer ses travaux à l’EPFL pendant un an.

Piazza, scientifique au Laboratoire des matériaux semi-conducteurs de l’EPFL, étudie les semi-conducteurs à l’échelle nanométrique. Il se concentre sur les nanofils ou nanostructures faites de matériaux semi-conducteurs, et son objectif est d’amener les transistors au-delà de leur de saturation. C’est parce que les transistors peuvent être trouvés partout – dans les voitures, les feux de circulation et même les cafetières – mais leur capacité de miniaturisation atteint ses limites car les conceptions existantes sont presque saturées. « Les principaux défis auxquels nous sommes maintenant confrontés en matière de puissance de traitement concernent le dépassement du point de saturation des transistors, que nous pouvons atteindre avec des nanofils et d’autres types de nanostructures », explique Piazza.

Une grande partie des améliorations récentes des performances de traitement peuvent être attribuées aux progrès des techniques de microfabrication. Ces méthodes ont permis aux ingénieurs de développer des appareils électroniques compacts mais sophistiqués tels que des smartphones et des montres connectées. En réduisant la taille des transistors, les ingénieurs peuvent s’adapter davantage à un circuit, ce qui entraîne une puissance de traitement plus élevée pour une donnée. Mais cela signifie aussi qu’il y a une à la taille de leurs transistors pour les petits processeurs. Cela s’applique au moins à la génération actuelle de technologie de traitement. Les travaux de Piazza visent à surmonter cet obstacle en développant de nouveaux types de transistors à base de nanofils destinés à être utilisés dans les ordinateurs quantiques de nouvelle génération.

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    Un réseau complexe de nanofils. Crédit photo : EPFL Alain Herzog

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    Valerio Piazza caractérise les nanofils afin d’optimiser leurs propriétés électriques. Crédit photo : EPFL Alain Herzog

Les ordinateurs d’aujourd’hui sont constitués de composants électroniques et de circuits intégrés tels que des puces de traitement. Chaque bit correspond à une charge électrique qui indique si le courant circule ou non à travers un fil (c’est-à-dire « on » ou « arrêt »). D’autre part, les ordinateurs quantiques ne sont pas limités à seulement deux états, mais peuvent accueillir un nombre infini d’états. L’élément de base de l’informatique quantique est le qubit, la plus petite unité de stockage. Et c’est précisément à ce niveau submicrométrique que Piazza mène des recherches.

Les nanofils horizontaux de Piazza – ils peuvent aussi être verticaux – sont constitués d’atomes des groupes III et V du tableau périodique : gallium, aluminium, indium, azote, phosphore et arsenic. « Chaque étape de notre travail de développement apporte ses propres défis. Tout d’abord, nous devons nanostructurer le substrat et fabriquer le matériau – le défi ici est d’améliorer la qualité de nos cristaux. Ensuite, nous devons caractériser nos nanofils dans le but d’améliorer leurs propriétés électriques », précise-t-il.

Les transistors des processeurs mesurent actuellement environ 10 nm. Les nanofils Piazza (horizontaux) ont la même taille, mais devraient offrir de meilleures performances électriques en fonction de la qualité du cristal. Sa méthode consiste à graver des nanoconducteurs sur des surfaces de substrat pour créer différents motifs qu’il peut utiliser pour tester différentes structures afin d’améliorer les performances. « Prenez l’exemple des autoroutes d’une ville. S’il n’y a qu’une seule route, vous ne pouvez aller que du point A au point B. Mais s’il y a beaucoup de sorties et de routes secondaires, vous pouvez aller dans différentes parties de la ville et aller plus loin », dit Piazza. En d’autres termes, il crée un réseau. Au cours des prochains mois, il se concentrera sur l’identification des facteurs qui pourraient améliorer le processus.


Les nouveaux nanotransistors restent froids à haute tension


Fourni par l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

Citation: De nouvelles architectures de nanofils augmentent la puissance de calcul des ordinateurs (2021, 15 octobre), consulté le 15 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-nanowire-architectures-boost-power.html

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