Cela fait de nombreuses années, que l’on parle des nanotubes de carbones, ces drôles de petits agencements, constitués de pentagones aux sommets desquels se positionnent des atomes de carbone. Des nanotubes qui présentent des caractéristiques électriques très intéressantes : une conductivité supérieure à celle du cuivre, pourtant réputé pas mauvais dans ce domaine, la capacité de devenir supra-conducteurs à basse température (plus de dégagement de chaleur), avec une mobilité des porteurs de charges très élevée. Caractéristiques qui en font des candidats parfaits pour fabriquer les transistors de demain, dont on nous dit qu’ils pourraient faire tomber la granularité des composants à 5 nm. Et maintenir en vie, la bonne vieille loi de Moore…

Des nanotubes de carbone qui ont la curieuse particularité d’être à la fois conducteurs et semi-conducteurs.

De grosses difficultés de fabrication

Le carbone est un élément allotrope, ce qui veut dire qu’il peut se présenter sous différentes formes cristallines : isolant, conducteur, graphène, sphèrique, tubes de fullerènes. La dimension de ces éléments ne dépassant pas quelques nanomètres.

De là fabriquer des processeurs ou des mémoires avec ces nanotubes, il n’y a qu’un pas, que tous les fondeurs de la planète ont tenté de franchir, à commencer par IBM.

Le problème est que si vous fabriquez certains des éléments de votre processeur avec une granularité de 5 nm, il faut que tout le reste suive, sinon ça ne sert à rien.

Et c’est là le souci.

Car faire des chemins de câbles en 5 nm, on ne sait pas faire. Les chemins de câbles étant les minuscules chemins conducteurs qui relient les éléments du processeur.

De plus, les physiciens vous expliquent que si on réduit la dimension des contacts entre les nanotubes et les câbles internes du circuit, vous augmentez la résistance des éléments, ce qui dégrade les performances de l’ensemble.

En d’autres termes, si on réduit la taille des « transistors » grâce aux nanotubes, en jouant sur leur qualité de semi-conducteurs, on porte un coup fatal aux performances du circuit.

Comme l’explique le Dr Shu-Jen Han de l’IBM T.J Watson Research Center, ce qui était déjà un exploit en 14 nm, devient quasiment impossible à 5 nm. Et on le croit sur parole.

La solution ?

Peut-être faut-il considérer cette difficulté comme appartenant au passé, car IBM a inventé un procédé de fabrication de minuscules contacts de molybdène, qui se placent aux extrémités des tubes de carbone et réduisent considérablement la dégradation du circuit.

IBM n’a pas encore réussi à réduire la taille de ces contacts à celle des nanotubes, mais il est descendu à 9 nm, ce qui est déjà un progrès considérable et ceci quasiment, sans pertes de performances.

Bien entendu, on est encore très loin d’un processeur construit avec des nanotubes, ce qu’IBM ne voit pas venir avant 10 ans, mais on progresse. Ce qui pourrait nous conduire à doter les futures machines de circuits de plusieurs dizaines de milliards de transistors. Et in fine, de tout intégrer dans un même processeur, pour faire des SoC (System on Chip) aussi performants que ce qui nécessite de aujourd’hui une carte mère. Et bien entendu minuscules.

Prenons donc rendez-vous avec IBM pour 2025. Ca tombe bien, nous sommes disponibles.