Afin de réaliser des puces toujours plus rapides, les scientifiques poussent dans ses retranchements leur composant de base : le transistor.
Tous les circuits intégrés comprennent des transistors, des composants électroniques élémentaires qui se comportent essentiellement comme des robinets, en laissant passer plus ou moins de courant électrique. Dans les processeurs et les circuits mémoire des appareils numériques (à commencer par les ordinateurs), ces transistors fonctionnent de façon plus radicale : ils font office d’interrupteurs, en bloquant ou pas le courant, matérialisant ainsi les deux états du système binaire (les fameux 0 et 1).Le temps qu’ils mettent à basculer d’un état à l’autre (appelé temps de commutation) correspond à leur fréquence de fonctionnement ; c’est justement de cette durée que dépend la fréquence de travail d’un processeur (composé de millions de transistors), et donc, en partie, ses performances.
Une miniaturisation poussée
Depuis cinquante ans, les chercheurs s’échinent à miniaturiser ce transistor, pour qu’il prenne moins de place et pour qu’il fonctionne plus vite. Les deux objectifs sont d’ailleurs liés car un composant plus petit mobilise moins d’électrons sur des distances plus courtes.Le passage d’un état à un autre ?” l’ouverture ou la fermeture du robinet ?” sera donc plus rapide. Outre la miniaturisation, bien d’autres voies sont explorées, touchant à la composition même du transistor. Dans les laboratoires, on remplace par exemple leur constituant principal, le silicium, par d’autres semiconducteurs comme le germanium, l’iridium ou le gallium. Les recherches les plus en pointe (celles qui sont présentées ici) concernent logiquement les transistors qui doivent travailler vraiment très vite : ceux qui traitent les signaux hautes fréquences des systèmes de télécommunication par ondes radio, dans les téléphones portables ou les cartes de type Wi-Fi, par exemple. Ce sont des transistors bipolaires, dont le principe diffère notablement de celui des transistors à effet de champ utilisés dans les processeurs. Mais les progrès réalisés sur ces circuits ultrarapides seront à coup sûr profitables à terme aux composants de nos processeurs.Dans les laboratoires, c’est la course à la fréquence, principal critère de performance d’un transistor (avec la consommation électrique). Alors que les transistors du commerce se contentent de quelques gigahertz (GHz), on annonce 110, 500 ou 850 GHz. Certains visent le térahertz (1 000 GHz) : un tel robinet pourrait s’ouvrir et se fermer mille milliards de fois par seconde ! Mais ce n’est pas pour autant que nos processeurs fonctionneront un jour à une telle vitesse… La fréquence d’un processeur, en effet, est imposée par celle de l’horloge. A chacun de ses battements, ce sont des milliers de transistors qui basculent de concert d’un état à l’autre et d’autres contraintes que la fréquence de commutation des transistors entrent en ligne de compte. Où se situe la limite ? Bien malin qui pourrait le dire. A plus long terme, des technologies complètement différentes pourraient voir le jour, avec des transistors de dimensions moléculaires notamment. Récemment, des chercheurs en ont réalisé un modèle en graphène, avec quelques atomes de carbone…
