LE CONTENU DU DVD (4)

Les nouvelles électroniques

Basée sur la technologie MOSFET, l'électronique classique est déjà capable de produire des transistors de taille nanométrique. Mais les coûts de fabrication des nouvelles usines deviennent prohibitifs et d'autres voies sont explorées : la spintronique remplace la charge de l'électron par son spin comme support d'information, la photonique voudrait remplacer les électrons par des photons. Plus ambitieuse, l'électronique quantique utilise le principe de superposition d'états pour construire des calculateurs massivement parallèles. Par ailleurs les techniques de microélectroniques ont été transposées au domaine de la mécanique pour fabriquer des microsystème ou MEMS (micro electromechanical systems).

 

Electronique ultime (8 min.)

La taille des composants électroniques a diminué de façon spectaculaire depuis 1950...

La microélectronique "classique" est basée sur un matériau, le silicium, sur un composant de base, le transistor et sur des technologies de fabrication dont la plus importante est la photolithographie. Grâce à des investissements permanents en recherche et développement qui ont permit d'améliorer ces procédés, la taille des composants électroniques a diminué de façon spectaculaire depuis 1950. La limite extrême de miniaturisation, la résolution atomique, se rapproche très vite et représente le défi de la nano-électronique.

Intervenants : Olivier Joubert (CNRS) et Abdelkader Souifi (Insa Lyon)

Spintronique (6 min.)

Albert Fert, Prix Nobel de physique 2007, a ouvert la voie à une nouvelle électronique, la spintronique, qui n'utilise plus la charge des électrons pour véhiculer l'information mais leur spin.

Le spin, moment magnétique de l'électron, peut prendre deux valeurs seulement. Il peut donc être utilisé pour stocker une information binaire. Le principe de la spintronique est simple : des couches minces de matériaux magnétiques, placées sur le trajet des électrons laissent passer une certaine orientation de spin et pas l'autre.
Une des premières applications importantes de la spintronique est la conception de mémoires MRAM (Magnetic Random Access Memory) qui vont exploiter l'effet tunnel dans les jonctions magnétiques. Ces MRAM sont aussi rapides que les RAM classiques avec un énorme avantage : l'information est permanente car elle est due au magnétisme.

Intervenants : Bernard Dieny (CEA), Albert Fert (Université Paris 11) et Vincent Repain (Université Paris 7)

Photonique (11 min.)

Ce film présente la photonique et ses principaux axes de recherche.

La photonique utilise différents semi-conducteurs pour fabriquer des dispositifs qui émettent, détectent ou manipulent la lumière. Son objectif est d'obtenir des circuits comparables aux circuits électroniques mais dans lesquels les photons auraient le rôle des électrons, les calculs s'effectuant alors à la vitesse de la lumière.

Intervenants : Vincent Berger (Université Paris 7), Philippe Bois (Thales), Mathieu Carras (Thales), Jean-Yves Duboz (CNRS), Sara Ducci (Université Paris 7), Carlo Sirtori (Université Paris 7) et Anne Talneau (CNRS)

MEMS (8 min.)

Les MEMS sont des microsystèmes qui transposent à la mécanique les technologies de miniaturisation performantes de l'électronique.

Les MEMS (micro-electromechanical systems) peuvent être des micromoteurs mais leur plus grand domaine d'application est celui des capteurs. Parmi les MEMS les plus célèbres, on peut citer l'accéléromètre des air-bags de voitures ou les micro-miroirs de certains vidéo-projecteurs... Notre environnement quotidien intègre de plus en plus de capteurs de toute nature. Certains atteignent les dimensions nanométriques : on peut peser une nanoparticule en utilisant la variation de fréquence de résonance d'un nanotube de carbone.

Intervenants : Lionel Buchaillot (CNRS), Bernard Legrand (CNRS) et Patrice Minotti (CNRS)

Quantronium (9 min.)

Une équipe de scientifiques travaille sur un nouveau type de processeur : le quantronium.

Le quantronium est un composant électronique quantique, c'est-à-dire un composant qui va utiliser des effets quantiques pour réaliser des circuits électroniques plus performants. L'utilisation de la superposition d'états quantiques peut en effet multiplier la puissance de calcul des futurs ordinateurs quantiques.
Le film présente notamment les étapes de la fabrication de ce composant.

Intervenant : Denis Vion (CEA)