Record : 10 000 transistors en nanotube de carbone sur un wafer

Un nanotube de carbone au sein d’un waferPour la première fois, IBM a intégré plus de 10 000 transistors fonctionnels en nanotubes de carbones sur un die en silicium en utilisant les machines et techniques lithographiques communes.

Une méthode très prometteuse

C’est une étape importante qui permet d’envisager la commercialisation de puces utilisant ce genre de structures. Les avantages seraient une miniaturisation plus simple qu’avec des transistors en silicium classiques qui sont maintenant obligés de faire appel à une architecture en 3D (cf. « Tri-Gate : Intel et le transistor 3D »). Les nanotubes de carbones permettraient aussi de réduire la consommation et augmenter les fréquences.

Pour mémoire, le nanotube est utilisé comme canal entre la source et le drain. Ses propriétés permettent aux électrons de se déplacer plus librement qu’au sein du silicium, ce qui explique l’amélioration des performances. La méthode d’IBM semble avoir été d’intégrer les nanotubes de carbones au sein du wafer en silicium, lors de sa fabrication.

Concrètement, les nanotubes sont combinés à un agent de surface qui va les rendre solubles dans l’eau, selon IBM. Le substrat en dioxyde de hafnium et dioxyde de silicium, qui va servir pour la fabrication des wafers, est trempé dans la solution contenant les nanotubes de carbones qui vont s’attacher au dioxyde de hafnium.

Transistors en nanotube de carboneLa révolution des transistors est proche

Pour remettre les choses dans leur contexte, le dernier Ivy Bridge d’Intel dispose de 1,4 milliard de transistors et l’architecture Kepler de NVIDIA en demande 7,1 milliards. Avec les 10 000 transistors d’IBM, nous sommes encore loin de voir une puce complexe utiliser ce genre de structure, mais l’annonce est très symbolique et importante, parce qu’elle montre que la recherche avance rapidement.

Nous vous parlions des transistors en nanotube de carbone en 2007 (cf. « Un transistor en carbone de l’épaisseur d’un atome »). La structure a été présentée pour la première fois en 1998, mais les cinq dernières années ont été phénoménales. Les scientifiques ont réussi à manipuler le carbone pour optimiser ses performances (cf. « Le transistor en carbone démontré »), ils ont fait des découvertes importantes portant sur l’assemblage des divers éléments formant le transistor (cf. « Un nanotube de carbone comme transistor ») et IBM a récemment montré une haute maîtrise de ce matériau (cf. « Un transistor de 9 nm en nanotube de carbone »). Bref, nous avons pu témoigner des diverses découvertes qui permettent aujourd’hui de présenter une puce qui pourrait être commercialisée.

Il reste encore des défis importants à relever en termes de rendements et développement d’une méthode compatible avec les contraintes des usines d’aujourd’hui. Il faut, par exemple, que le carbone soit extrêmement pur, ce qui est loin d’être évident. Contrôler sa position au sein du wafer reste aussi très compliqué.