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M2:électronique et technologies Numériques 1 Ecole Nationale Supérieur d’Ingéni

M2:électronique et technologies Numériques 1 Ecole Nationale Supérieur d’Ingénieurs de Tunis Département Génie Electrique Introduction au nanotransistors TORKHANI Hamza Plan Introduction sur les nanotechnologies la croissance des nanoélectroniques Les nanotransistors Perspectives Conclusion 2 Introduction sur les nanotechnologies Le terme de nanotechnologie(s) a été employé pour la première fois en 1974 par le physicien japonais, professeur à l'université des sciences de Tokyo, Norio Taniguchi pour désigner les procédés de conception, de fabrication et d'utilisation des structures à l'échelle du nanomètre. 3 Introduction sur les nanotechnologies On peut présenter les nanotechnologies comme l'ensemble des recherches menées à l'échelle nanométrique (10-9m, soit un milliardième de mètre). Autrement dit, il s'agit de l'ensemble des connaissances et des techniques grâce auxquelles on crée, manipule, visualise et utilise des objets (matériaux ou machines) qui sont de l'ordre du nanomètre. 4 Introduction sur les nanotechnologies On distingue deux méthodes générales pour la construction d'objets nano facturés : - Le top-down : On part du haut et on va vers le bas. C'est la miniaturisation : le système est déjà construit, mais on essaie d'utiliser des matériaux plus efficaces. On utilisera par exemple des supraconducteurs pour construire des nanotransistors - L'approche Bottom-up : de bas en haut, on part des atomes pour construire des systèmes plus complexes, de taille supérieure. On peut construire par assemblage, à l'aide du microscope 5 la croissance des nanoélectroniques Certains microcomposants et microsystèmes voient progressivement leurs dimensions diminuer et se rapprocher de l'échelle du nanomètre Depuis 30 ans, la fabrication des composants micro-électroniques est de plus en plus miniaturisée. Ainsi, tous les 18 mois le nombre des transistors sur la surface des puces électroniques double et la taille de leur grille diminue par un facteur 1,3. Cette tendance est connue sous le nom de la loi de Moore, du nom de son auteur, Gordon Moore, ingénieur chez Fairchild puis co-fondateur de la société Intel 6 la croissance des nanoélectroniques 7 la croissance des nanoélectroniques Evolution et loi de Moore: Intel 8086 (1978) Architecture interne 16 bits Fréquence d'horloge 4,77/10 Mhz 39 000 transistors, gravés en 3µm 8 la croissance des nanoélectroniques Evolution et loi de Moore: Intel Pentium 4 Northwood C (2002) Architecture interne 32 bits Fréquence d’horloge 2,4/3,4 GHz Plus de 42 millions de transistors, gravés en 0,13 µm 9 la croissance des nanoélectroniques Evolution et loi de Moore: Intel Core i7 Gulftown (2011) Architecture interne 64 bits 4/6 cœurs Fréquence d'horloge 3,46 GHz 1,17 Milliards de transistors, gravés en 32nm 10 Les nanotransistors Dans notre quotidien les transistors se trouvent partout : ordinateurs, téléphones portables, audiovisuel numérique fixe et portable, électronique dans l'automobile,,, 11 Les nanotransistors Les transistors sont des composants électroniques formés de semiconducteurs, et utilisés comme amplificateurs ou interrupteurs d'un signal électrique ( en utilisant le code binaire : 1 ou 0). Quand un transistor est dans l'état bloqué, il empêche le courant de passer mais lorsqu'on y applique une faible tension, il le laisse passer. 12 Les nanotransistors 13 Les nanotransistors Rappel sur les semiconducteurs : les semiconducteurs sont des corps solides dont la conductivité électrique se situe entre celle des métaux et celle des isolants, En d’autres termes, la conductivité électrique d’un semiconducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants 14 Les nanotransistors Rappel sur les semiconducteurs : 15 Les nanotransistors Rappel sur les semiconducteurs : la part de marché des principaux Vendeurs de semiconducteurs dans Le monde en 2020 16 Les nanotransistors Un nanotransistor peut s'enclencher avec un seul électron, et convient aux ordinateurs moléculaires. En effet un simple électron permet de faire la différence entre "marche", et "arrêt. au contraire des transistors conventionnels qui ont besoin de millions d'électrons pour la même fonction. 17 Les nanotransistors 18 Perspectives 1) Quelle est la quantité des électrons qui peuvent traverser ce nanotransistor ? 2) Quelle est le temps nécessaire pour l’exécution d’une action sur le nanotransistor ? 3) Quelle est la température ambiante du nanotransistor et est ce qu’il y a des effets secondaire sur le rendement relié avec l’augmentation de la température ? 19 Conclusion La nanotechnologie est donc la science de l’infiniment petit. En imaginant de construire des objets dont la taille avoisine celle d'une molécule, il apparaît possible de réduire de façon considérable la taille de nos appareils actuels. Peuton considérer que cela peut nous aider à mieux vivre ? Dans une certaine mesure, oui. 20 Conclusion Car on pourra par exemple utiliser la nanotechnologie pour effectuer des analyses du corps humain de l'intérieur, en construisant par exemple des nano capteurs. On pourra aussi, par exemple, construire des ordinateurs beaucoup performants, comprenant en effet beaucoup plus de composants. 21 uploads/Science et Technologie/ expose - 2023-03-05T125202.120.pdf