Nanoélectronique

La nanoélectronique fait référence à l'utilisation des nanotechnologies dans la conception des composants électroniques, tels que les transistors. Bien que le terme de nanotechnologie soit généralement utilisé pour des technologies dont la taille est inférieure à 100 nanomètres, la nanoélectronique concerne des composants si petits qu'il est nécessaire de prendre en compte les interactions inter-atomiques et les phénomènes quantiques. En conséquence, les transistors actuels ne relèvent pas de cette catégorie, même s'ils sont fabriqués à partir de technologies 90 nm ou 65 nm et même 32 nm.

La nanoélectronique est parfois considérée comme un bouleversement technologique car les composants actuels sont très différents des transistors traditionnels. Parmi ces composants, on trouve notamment : l'électronique hybride moléculaire/semi-conducteurs, les nanotubes et les nanofils, ou encore l'électronique moléculaire avancée. La nanoélectronique à basse-tension et à ultra-basse-tension sont d'importants thèmes de recherche et de développement et l'apparition de nouveaux circuits qui fonctionnent à proximité de la limite théorique (d'un point de vue fondamental, technologique, conceptuel, architectural, algorithmique) de consommation énergétique par bit est inévitable.

Nano-électronique : un nouveau paradigme

L'évolution technologique telle qu’on la conçoit aujourd’hui passe par notre capacité à continuellement confiner les dispositifs de commande, de contrôle, de traitement ou de transport de l’information (micro-électronique de masse, microprocesseurs, télécoms, lasers et fibre optique, capteurs...) à des interfaces capables d’échanger de l’énergie et d’interagir dans des échelles de temps et d’espace comparables à celles des objets moléculaires ”Toujours plus vite, toujours plus petit”. Atomes et molécules – lorsque le contrôle complexe de leurs propriétés émergentes est enfin maitrisé – deviennent briques de base de l’architecture de nouveaux systèmes (nanostructures de semi-conductueurs pour la micro-électronique, lasers à puits quantiques pour les télécoms, horloges atomiques pour le calibrage de l’armement des sous-marins nucléaires ou encore la magnétorésistance géante qui permet de stocker 20 Go de musique dans un iPod, etc.). L’interaction forte de ces objets avec leur environnement ainsi que leur nature fondamentalement quantique imposée par leur confinement (autrement dit leur petite taille) confère à ces systèmes des propriétés de transport et de couplages énergétiques particulièrement commodes d’un point de vue technologique. L’émergence des nanosciences s’accompagne d’un changement radical de paradigme et son appréhension passe nécessairement par une reformalisation des modèles prenant en compte l’évolution des lois d’échelle reformulées sous le clivage de la multidisciplinarité. L’exemple de l’industrie des semi-conducteurs et de la lithographie employée dans la production de masse de microprocesseur en est l'exemple actuel le plus frappant.

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