image: Next-generation computer chip with two heads EPFL engineers have developed a computer chip that combines two functions - logic operations and data storage - into a single architecture, paving the way to more efficient devices. Their technology is particularly promising for applications relying on artificial intelligence. view more
Credit: EPFL /LANES 2020
Cest une avancée de taille dans le monde de lélectronique. Des chercheurs de lEPFL ont mis au point une nouvelle génération de circuits, qui rend possible lavènement dappareils plus petits, plus rapides plus économes en énergie et particulièrement intéressante pour les applications exigeantes utilisant lintelligence artificielle. La technologie révolutionnaire quils proposent permet dallier facilement deux fonctions sur la même puce - la mémoire et les opérations logiques - tout en intégrant pour la première fois un matériau 2D. Cette invention fait lobjet dune publication aujourdhui dans la revue Nature.
L'une des limites principales à une plus grande performance énergétique des ordinateurs est due à larchitecture des ordinateurs dite «von Neumann», qui sépare les supports dédiés aux processeurs et à la mémoire. Cette structure oblige un constant transfert de données entre les deux et engendre dimportantes pertes dénergie et de temps.
Or, ces pertes peuvent être réduites en utilisant le même dispositif pour le stockage des données et les calculs. Cest ce que propose la nouvelle génération de circuits développée à lEPFL. Celle-ci est basée sur lutilisation du MoS2, un semiconducteur faisant partie de la famille des matériaux 2D, qui se caractérise par une structure moléculaire de base composée dune couche ne comptant quun ou quelques atomes seulement. Ses propriétés électroniques particulièrement intéressantes avaient été mises au jour il y a quelques années déjà par le Laboratoire d'électronique et structures à l'échelle nanométrique (LANES). Cest ce même laboratoire qui, aujourdhui, présente ce nouveau circuit «à deux têtes».
Cette puce fait partie de la famille des transistors dit «à grille flottante». Capable de retenir une charge électrique pendant des périodes très longues, ce type de dispositif est traditionnellement utilisé comme mémoire flash pour le stockage numérique, par exemple dans les appareils photo, téléphones mobiles ou ordinateurs. Mais les chercheurs du LANES ont trouvé le moyen de tirer profit des propriétés électriques du MoS2, à savoir une grande sensibilité aux charges stockées dans la grille flottante, qui permet dutiliser ces dispositifs à la fois comme mémoires et comme transistors programmables. Grâce à cette particularité, les chercheurs ont réussi à implémenter un grand nombre de fonctions logiques dans le même circuit.
Grand savoir-faire
«Cette faculté à changer la fonction dun même circuit se rapproche du fonctionnement du cerveau, où la même structure, cest-à-dire le neurone, est à la base de la mémoire et du calcul mental, relève Andras Kis, qui dirige le LANES. Elle offre de nombreux avantages, comme de réduire considérablement les pertes dénergie induites par léchange dinformations entre la mémoire vive et le processeur, mais aussi le temps nécessaire pour mener les opérations et la taille du système. Ce qui permettra daller au final vers des appareils plus petits, plus performants et plus efficients énergétiquement parlant.»
Les scientifiques ont également développé un grand savoir-faire pour ce qui est du processus de fabrication de circuits électroniques basés sur lutilisation des matériaux 2D. «La première puce, il y a dix ans, était confectionnée à la main, décrit Andras Kis. Aujourdhui, nous disposons dune technique avancée permettant den faire 80 et plus dun seul coup, avec des propriétés bien contrôlées.»
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Journal
Nature