L'ÉLECTRONIQUE
: SECTEUR EN CONSTANTE ÉVOLUTION
'
Le premier secteur auquel
profitera et profite déjà la nanotechnologie est
le secteur de l’électronique, en particulier celui
des mémoires de masse (comme l'affirme Gerd Billig, Prix
Nobel de physique et inventeur du STM) et des microprocesseurs avec la
miniaturisation des transistors.
1)
Miniaturisation des transistors
PROBLÈME :
Depuis sa création (1948), le principe du transistor n'a pas
changé. (principe ici)Seul sa taille connaît une
réduction constante déterminée par la
loi de MOORE(cofondateur d'INTEL)
LOI DE MOORE (1965) : Le nombre de transistors
intégrés sur une plaque de silicium de
même taille se multiplie par 4 tous les trois ans.
Aujourd’hui le nouveau record de miniaturisation a
été battu par Simon Deleonibus (chef du groupe
dispositif nanoélectronique sur silicium au CEA-Leti) avec
une longueur de 18 nm. 100 fois plus petites que le plus petit des
transistors actuels, on pourrait en ranger plus de 7 milliards sur une
pièce de 1 franc.
On estime que ce transistor est proche de la limite physique possible.
Une taille inférieure ne permettrait pas une isolation
électrique entre le drain et la source.
Une révolution se présente et s’impose :
· La méthode
actuelle de lithophotographie est limitée dans la
miniaturisation : Elle utilise la focalisation de la lumière
sur une surface microscopique afin de graver un transistor par
échauffement de cette surface. Mais la taille du transistor
ne peut être inférieure a la longueur d'onde de la
lumière incidente.
· Le coût de
fabrication d’une puce double tous les 4 ans (augmentation
régie par la loi de ROCH : cofondateur
d’INTEL)
Aujourd’hui le chiffre d’affaire annuel de 150
milliards de dollars du marché de la
nanoelectronique est en constante progression et le prix des usines
sera exorbitant d'ici 10 ou 20 ans.
Comment poursuivre la miniaturisation ? 
De nouveau transistors sont
imaginés.
SOLUTIONS:
·TRANSISTOR OPTIQUE
(principe ici )
Petite lentille dont l’opacité varie selon
l’intensité du courant qui la traverse.
Cette lentille peut ainsi arrêter un faisceau laser (0
logique) ou le laisser passer (1 logique)
L’information voyageant sous forme de lumière
serait mémorisée en un hologramme…
·TRANSISTOR MOLÉCULAIRE (principe
ici )
C’est un transistor minimalisé :
· 1 nœud de fils en
haut = source
· 1 nœud de fils en
bas = drain
Entre les deux nœuds, une molécule de rotaxane qui
laisse :
· soit circuler les
électrons du haut vers le bas si la tension entre les 2
nœuds est nulle
· soit ne laisse rien passer
en cassant la molécule en appliquant une tension entre les 2
nœuds
Problème : On ne sait pas aujourd’hui
réparer une molécule de rotaxane(
cassée et donc le transistor ne peut servir qu’une
seule fois)
·TRANSISTOR A ADN
(principe ici)
Le transistor est une courte séquence
génétique
d’ADN
Grâce à des enzymes adaptées, une
séquence génétique (0 logique) peut
être transformée en une autre (1 logique).
Le calcul chimique est beaucoup plus lent que ses homologues
électriques mais il s’effectue
simultanément sur un nombre gigantesque
de molécules.
·TRANSISTOR ATOMIQUE (principe ici )
C’est le plus complexe dans son fonctionnement car il est
régi par la mécanique quantique mais de loin le
plus prometteur.
L’atome (étant le transistor) traite
l’information par son spin (caractérisé par le sens de
rotation de l'atome) :
· Soit l’atome
possède un sens de rotation vers la gauche et le spin est
égal a 1 (1 logique)
· Soit l’atome
possède un sens de rotation vers la droite et le spin est
égal a 0 (0 logique)
Une lumière suffisamment forte change le sens de rotation
(donc son spin) de l’atome en le frappant.
On obtient donc les fonctionnalités du transistor classique.
Mais ce transistor atomique dévoile tout son potentiel
lorsqu'on le bombarde d'une lumière très faible :
Il devient alors un transistor quantique dont son spin est
égal à une superposition des deux valeurs 1 et
0.Chaque atome est donc dans deux états en même
temps et le calcul s'effectue sur chacun de ces deux états.
Pour l'exemple, un ordinateur de seulement 500 transistors quantiques
pourrait effectuer 2^500 calculs en même temps !!
Ce qui représente plus d'états possibles du
transistor qu'il n'y a d'atomes dans tout l'univers !
La science ne surpassera la fiction qu'après 2050...
-Transistor spintronique:(principe ici)
-Transistor a Eléctron:(principe ici)
-Transistor de Nanotube:(principe ici)
| Transistor |
Taille(nm) |
Echelle |
| Adn |
500 a 1000 |
5m |
| Commercial |
180 |
1m |
| Optique |
NC |
NC |
| Moléculaire |
1 |
5m |
| Atomique |
0.1 |
0.5nm |
|