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Une nouvelle puce ouvre la voie au-delà du silicium
Les premiers circuits électroniques sophistiqués fabriqués à partir de germanium, une alternative prometteuse au silicium, ouvrent la voie à l'industrie informatique pour continuer à progresser au-delà des limites physiques actuellement atteintes. Des chercheurs de l'Université Purdue ont démontré les circuits cette semaine au Réunion internationale sur les dispositifs électroniques à San Fransisco.
Passer du silicium au germanium serait une tournure ironique. Le premier transistor, créé aux Bell Labs en 1947, était constitué d'une plaque de germanium, un élément situé un point en dessous du silicium dans le tableau périodique. Le germanium a été essayé parce que la charge le traverse très rapidement, une propriété clé pour un transistor. Mais au fur et à mesure que les ingénieurs cherchaient à fabriquer des circuits intégrés et à les fabriquer à grande échelle, le germanium a été mis de côté pour le silicium car il est plus facile à travailler.
Maintenant, alors que les fabricants voient des problèmes avec la miniaturisation continue du silicium, le germanium connaît un renouveau. Les circuits au germanium en démonstration par un ingénieur de l'Université Purdue Peide Ye et ses collègues suggèrent que le matériel pourrait être prêt pour la commercialisation dans quelques années.
Les plus petits transistors en production aujourd'hui ne mesurent que 14 nanomètres de diamètre et ils sont incroyablement serrés les uns contre les autres. L'industrie des semi-conducteurs constate qu'une mise à l'échelle plus petite introduit une série de problèmes. Lors d'un panel tenu lors de la conférence IEDM, Marc Bohr , chercheur principal chez Intel, a estimé que la mise à l'échelle du silicium se terminerait dans environ une décennie. Ma réponse générale est un enthousiasme fou pour toute nouvelle idée, a-t-il déclaré.
Avec de superbes propriétés électriques, le germanium a toujours promis de fabriquer des circuits plus rapides que le silicium. Mais les ingénieurs n'ont pas pu l'utiliser pour fabriquer des circuits compacts et économes en énergie basés sur la technique de fabrication établie de l'industrie, connue sous le nom de technologie semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire, ou CMOS.
Les circuits CMOS utilisent des transistors qui conduisent des charges négatives, appelés nFETS, et des transistors qui conduisent des charges positives, appelés pFET.
Les pFET au germanium sont un slam dunk, Krishna Saraswat , un ingénieur électricien de l'Université de Stanford qui n'est pas impliqué dans le projet de Ye, mais les nFET ont été le goulot d'étranglement. Ye a proposé une nouvelle conception pour les nFET au germanium qui améliore considérablement leurs performances.
Saraswat est en partie responsable du regain d'intérêt pour le germanium, lorsqu'il a publié en 2002 le premier article décrivant les transistors au germanium hautes performances, qui étaient deux à trois fois meilleurs que leurs équivalents en silicium. La science fondamentale a été faite, et maintenant nous voyons des travaux sur l'ingénierie de base, dit Saraswat.
D'autres matériaux alternatifs, tels que les nanotubes de carbone ou les semi-conducteurs composés, qui sont fabriqués à partir de plusieurs éléments, semblent également prometteurs pour supplanter le silicium, mais ils seront plus difficiles à utiliser pour l'industrie des puces. En revanche, les fabricants de puces utilisent déjà le germanium dans les pFET au silicium. Chaque fois que vous pouvez traiter avec un semi-conducteur élémentaire comme le silicium ou le germanium, c'est plus facile, dit Xiuling Li , ingénieur à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign.