La longue marche des processeurs à nanotubes de carbone
Le MIT a mis au point une puce de 14 000 transistors. Même si sa puissance de calcul équivaut à celle d’un PC des années 1980, ce microprocesseur constitue une prouesse d’ingénierie.
Image prise au microscope d’un microprocesseur construit en nanotubes de carbone. FELICE FRANKEL / MIT Un nouvel ordinateur débarque, non pas de chez Lenovo, HP ou Apple, mais du MIT, l’université américaine de la Côte est, à Boston. Décrit dans la revue Nature du 29 août, il embarque le plus puissant des microprocesseurs fonctionnant sans silicium, l’élément à la base des transistors, maillons essentiels des ordinateurs. Comme de tradition en informatique pour chaque nouveauté, l’ordinateur du MIT a poussé son premier cri en écrivant : « Hello world ! » Son secret est un cœur de nanotubes de carbone, des molécules découvertes en 1993, en forme de tube de quelques nanomètres de large (un milliardième de mètre). A notre échelle, cela ressemblerait à un rouleau de grillage hexagonal de jardin, plus de dix mille fois plus fin qu’un cheveu. La puce, qui contient plus de 14 000 transistors sur 49 millimètres carrés, exécute 10 000 opérations par seconde Dans ces molécules, les électrons circulent plus vite que dans le silicium. Le contrôle du transistor, sorte d’interrupteur électronique, est aussi facilité. Enfin, les nanotubes promettent aussi de réduire la taille de ces composants, donc d’augmenter leur nombre sur une puce, et ainsi de continuer à améliorer les performances et de prolonger la célèbre loi de Moore, qui prédit les progrès des puces sur silicium. Mais ce n’est pas pour tout de suite. Les performances record du nouveau venu renvoient tout droit… à la préhistoire de l’informatique. « 1985 », date même Franz Kreupl de l’université technique de Munich, dans un article accompagnant la parution. La puce, qui contient plus de 14 000 transistors sur 49 millimètres carrés, exécute 10 000 opérations par seconde. De nos jours, avec le silicium, ce sont plusieurs milliards de transistors sur une surface à peine plus grande, pour des fréquences de calcul de l’ordre du milliard par seconde. Autre détail, une des dimensions-clés pour augmenter la densité en transistors, leur « longueur », est aujourd’hui couramment de 10 nanomètres, voire de 5, et avec une ambition de 3 dans deux ans. Les transistors du MIT font environ 1,5 micromètre de « long », soit entre 150 et 300 fois plus. Record battu « Cette démonstration ne souffre pas la comparaison avec le silicium mais c’est la plus avancée dans ce domaine », constate Vincent Derycke, au CEA. « Autant de transistors fabriqués sur une surface est exceptionnel », estime Adrian Bachtold, de l’Institut des sciences photoniques à Barcelone. Le spécialiste a de quoi apprécier les progrès. En 2001, alors à l’université de Delft, il cosignait un article présentant le premier processeur à… trois transistors. C’était trois ans après que cette équipe, et, indépendamment, un groupe d’IBM, avait décrit le premier transistor en carbone. Depuis, l’équipe du MIT est un peu seule dans la course. En 2013, elle avait fabriqué un processeur à 178 transistors, puis en 2017 un composant à plus de 2 millions de transistors, dont une grande partie ne servait pas au calcul mais à la réalisation de capteurs de gaz.