La percée des puces atomiques promet des appareils plus rapides, plus fins et plus économes en énergie

Une équipe de chercheurs, dirigée par Chunsen Liu de l'université Fudan de Shanghai, a créé la toute première puce 2D-CMOS entièrement fonctionnelle, qui combine des cellules de mémoire 2D d'une finesse atomique avec une puce en silicium traditionnelle. Cette réalisation, décrite dans la revue Nature, comble le fossé entre le potentiel conceptuel des matériaux 2D et leur application dans le monde réel.

Pendant des décennies, les scientifiques ont travaillé d'arrache-pied pour réduire la taille des circuits des puces en silicium, mais cette technologie approche désormais de ses limites physiques. les matériaux 2D, qui ne sont constitués que d'une seule couche d'atomes, promettent une solution à ce problème, mais leur intégration dans les processeurs conventionnels a constitué un obstacle technique majeur, en raison de leur fragilité et de leur instabilité.

Pour surmonter ces difficultés, l'équipe a mis au point une nouvelle technologie appelée Atom2Chip. Cette technologie comporte plusieurs innovations clés, notamment un processus sur puce complet qui permet d'intégrer le matériau 2D (disulfure de molybdène monocouche) sur la surface rugueuse de la puce CMOS, et un emballage spécial pour protéger la fragile couche atomique. Les chercheurs ont également conçu un nouveau système multiplateforme pour s'assurer que les nouveaux circuits 2D puissent communiquer de manière transparente avec la plateforme CMOS mature.

Le résultat n'est pas un simple prototype de laboratoire, mais une puce de mémoire flash NOR 2D de 1 Ko aux fonctionnalités complètes, capable d'opérations complexes basées sur des instructions. Lors des tests, cette puce a géré une vitesse d'horloge de 5 MHz et a démontré des vitesses de programmation et d'effacement rapides de 20 nanosecondes avec une faible consommation d'énergie.

Cette puce flash 2D sert de modèle pour les dispositifs de mémoire de la prochaine génération, promettant une plus grande densité et une grande efficacité énergétique. Bien que la démonstration soit axée sur le stockage des données, la même approche pourrait un jour être appliquée aux processeurs. De telles avancées pourraient conduire à des dispositifs plus rapides, plus fins et plus économes en énergie.