Fabrication de circuits intégrés (CI) / Microprocesseurs / Puces
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De nos jours, nous associons automatiquement les ordinateurs et divers appareils mobiles à des puces constituées de transistors semi-conducteurs. En effet, le transistor est depuis de nombreuses années un composant électronique omniprésent.
Cependant, ce n'était pas toujours le cas. Dans le passé, des dispositifs appelés tubes à vide ou vannes étaient utilisés dans les dispositifs électroniques.
Transistors vs tubes à vide / valves
Un transistor est un dispositif binaire qui agit comme un interrupteur, empêchant ou permettant la circulation d’un courant. Les transistors peuvent également être utilisés pour amplifier les signaux. Ils sont fabriqués à partir de matériau semi-conducteur.
Un tube à vide est également capable de contrôler le flux de courant, mais utilise un mécanisme différent de celui du transistor. Ils sont également beaucoup plus grands que les transistors.
Fondamentalement, après l’introduction des transistors, l’industrie électronique a décollé à un rythme phénoménal. Cela a été possible grâce à leur réduction constante due à la conception et aux avancées technologiques.
Pour souligner ce fait, les appareils électroniques modernes contiennent littéralement des milliards de transistors et sont adaptés à des boîtiers relativement petits.
Comme le nombre de transistors dans les dispositifs a augmenté au fil des ans, il en a été de même pour la puissance de traitement et les capacités de ces dispositifs.
En bref, les transistors et autres composants électroniques à base de semi-conducteurs sont impressionnants. Vous devriez noter, cependant, qu'ils ne sont pas sans leurs problèmes. En raison des propriétés des matériaux semi-conducteurs, le flux d’électrons est quelque peu limité, ce qui peut empêcher les dispositifs de fonctionner aussi parfaitement qu’on le voudrait.
Une nouvelle technologie prometteuse
Pour résoudre ce problème, une équipe de recherche en ingénierie de l'Université de Californie à San Diego (UCSD) a récemment créé des dispositifs à l'échelle microscopique similaires aux tubes / vannes autrefois populaires.
Dans ces dispositifs, les électrons sont libérés dans l'espace libre, ce qui signifie qu'il n'y a aucun matériau pour limiter leur flux. C'est formidable, mais pour libérer ces électrons, il faut généralement beaucoup d'énergie, comme c'est le cas avec les tubes / vannes actuellement sur le marché.
Des températures élevées / haute tension sont généralement nécessaires pour libérer les électrons. Cela n’est évidemment pas nécessaire avec les dispositifs à semi-conducteurs, et ces types de conditions ne conviennent pas aux dispositifs utilisant la microélectronique. C'est l'une des nombreuses choses qui auraient contribué à l'essor de la technologie des semi-conducteurs.
L’équipe de l’UCSD a toutefois adopté une nouvelle approche pour résoudre ce problème. Leurs dispositifs sont fabriqués avec ce que l’on appelle une métasurface en or, montée sur une tranche de silicium avec une couche de dioxyde de silicium prise en sandwich entre eux.
Pour libérer des électrons, l’équipe utilise une double approche; une basse tension et un laser infrarouge de faible puissance sont appliqués aux dispositifs. Cela conduit à la libération d'électrons qui sont essentiellement arrachés du métal en raison de la création d'un fort champ électrique après l'activation avec le laser et la tension.
Performance et perspectives
Lors des tests, après activation, les dispositifs ont affiché une augmentation de conductivité de mille pour cent. Certes, ces dispositifs ne sont pas encore parfaits, mais ils n’étaient au départ qu’une preuve de concept.
Le professeur Dan Sievenpiper, responsable de l'équipe, a déclaré que ce type de dispositif ne pouvait pas remplacer la gamme complète de dispositifs à semi-conducteurs, mais il pensait qu'ils auraient leurs domaines de prédilection, tels que les applications nécessitant des fréquences élevées ou une puissance élevée.
L’équipe étudie des moyens d’améliorer leurs appareils, de mieux comprendre leur fonctionnement et d’explorer toutes les applications possibles.
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