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Transistors en nanotube de carbone et ReRAM empilée, le futur CPU tout-en-un américain

Le début de la fin du silicium ?

Image 1 : Transistors en nanotube de carbone et ReRAM empilée, le futur CPU tout-en-un américainLes divers dies de la puceDes chercheurs de Stanford et MIT ont créé le processeur en nanotube de carbone le plus complexe à ce jour. Leurs travaux, qui ont fait l’objet d’un papier publié dans la revue Nature, consistent à empiler un CPU, de la mémoire, et un capteur, dans un même packaging.

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Vive les nanotubes de carbone

Les chercheurs ont commencé par utiliser des fils ultra-denses pour relier les divers dies superposés entre eux, le but étant d’avoir des interconnexions capables de survivre le processus de fabrication. Le processeur, placé en bas de la pile, utilise deux millions de transistors en nanotubes de carbones, tandis que la mémoire, installée juste au-dessus, est une ReRAM faisant appel à des circuits en nanotubes de carbone.

Le silicium requiert des températures de plus de 1000 °C. En conséquence, fabriquer une mémoire utilisant ce matériau détruirait le processeur de même constitution placé juste en dessous. Il est donc impératif d’utiliser des nanotubes de carbone. De plus, la ReRAM ne demande qu’un four à moins de 200 °C, ce qui est nettement plus facile à tolérer pour le die inférieur.

Dans nos PC d’ici 10 ans ?

Comparativement aux 21,1 milliards de transistors du Tesla V100 annoncé récemment par NVIDIA, une puce à deux millions de transistors est extrêmement simpliste. Les travaux d’aujourd’hui sont remarquables et symboliques, mais il ne faut pas espérer voir de tels processeurs dans nos PC, du moins pas avant une décennie ou deux. Les scientifiques en sont d’ailleurs conscients puisque si la ReRAM a de nombreux avantages, ils ne la comparent pas à la SRAM beaucoup plus rapides des mémoires caches d’aujourd’hui.

En revanche, les chercheurs ont montré un concept extrêmement intéressant, puisqu’ils ont placé tout en haut de la pile un capteur composé d’un million de nanotubes de carbone capable de déterminer la composition de l’air ambiant. Le capteur peut donc directement envoyer ses informations aux CPU qui pourra stocker ses résultats en mémoire, sans qu’aucune information ne quitte le packaging. Cela ouvre la voie à des appareils plus petits, plus rapides et plus fiables, comme des systèmes médicaux capables de détecter des maladies en analysant le souffle des patients. Ces travaux ont été financés en partie par le département américain de la défense et la fondation nationale américaine des sciences.