Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont réussi à créer un nouveau transistor basse consommation à l’échelle nanométrique qui pourrait réduire de manière significative la consommation des processeurs.

Ces transistors pourraient permettre la création d’une nouvelle génération d’appareils électroniques ultra-basse consommation. De la taille de quelques nanomètres, ces transistors utilisent les propriétés de la physique quantique pour dépasser les limites des transistors à base de silicium.

La technologie à base de silicium se heurte à une limite physique baptisée la tyrannie de Boltzmann. Les transistors utilisés dans les processeurs fonctionnent comme des interrupteurs qui sont commutés sous un certain voltage pour créer les 0 et 1 des calculs binaires, une opération qui nécessite une tension minimale. Dans un article publié dans la revue Nature Electronics, des chercheurs du MIT sont parvenus à créer des transistors qui utilisent l’effet tunnel de la physique quantique pour fonctionner avec une tension bien moindre.

Des transistors basés sur la physique quantique

Avec l’effet tunnel, les électrons peuvent traverser une barrière de potentiel. Les chercheurs ont créé des transistors à base d’antimoniure de gallium et d’arséniure d’indium qui utilisent cet effet pour inciter les électrons à traverser la barrière plutôt que de la contourner. Cela permet de les commuter très facilement. Ces transistors sont des hétérostructures verticales en nanofils, avec un diamètre de seulement six nanomètres, qui seraient les plus petits transistors en trois dimensions jamais créés.

Cette précision permet d’obtenir un phénomène de confinement quantique, où l’électron n’a pas assez d’espace pour se déplacer, ce qui modifie sa masse effective et les propriétés du matériau, renforçant l’effet tunnel. Les transistors ainsi créés fonctionnent sous la limite fondamentale des transistors à base de silicium, et sont 20 fois plus performants que d’autres transistors qui utilisent l’effet tunnel.

Les chercheurs doivent encore améliorer les méthodes de production pour créer des transistors de manière uniforme sur une puce entière, et explorent notamment des structures verticales sous forme d’ailerons. À terme, ces transistors pourraient permettre la création de processeurs ultra-basse consommation, et réduire de manière significative la consommation électrique de l’intelligence artificielle, par exemple.

Par FUTURA