Micro Systèmes n°99 jui/aoû 1989
Micro Systèmes n°99 jui/aoû 1989
  • Prix facial : 30 F

  • Parution : n°99 de jui/aoû 1989

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : Société Parisienne d'Edition

  • Format : (203 x 271) mm

  • Nombre de pages : 188

  • Taille du fichier PDF : 156 Mo

  • Dans ce numéro : grandes écoles... du clavier au charbon.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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FENETRE SUR A LA RECHERCHE D'UN ORDINATEUR MOLECULAIRE Les composants d'ordinateurs étant déjà microscopiques, jusqu'à quel niveau de miniaturisation pourra-t-on aller ? Au cours des quarante dernières années, les ordinateurs ont rétréci au point de passer d'une taille monstrueuse remplissant une salle tout entière pour arriver actuellement à des plaques gaufrées de la grandeur de l'ongle. Quant à leur fonctionnement, il est passé de rapide à incroyablement rapide ou presque. Il semble raisonnable de se demander où cette évolution va nous mener. Quelle est la limite minimale en taille ? Quelle est la limite maximale en vitesse ? Les scientifiques sont en plein travail afin de concevoir et construire des circuits d'ordinateurs qui fonctionnent à ces limites extrêmes : beaucoup plus petits que les circuits actuels et trop rapides pour qu'on puisse en mesurer la vitesse. Les recherches pour arriver à un ordinateur moléculaire (un ordinateur avec des composants de la taille d'une molécule) ont pour objet principal la puissance à l'état brut, pur et simple. Comme tous ceux qui travaillent sur un ordinateur le savent, on trouve toujours à utiliser la vitesse supplémentaire qui est offerte. Les travaux complexes de simulation et de représentations graphiques exigent une puissance de calcul énorme. Les circuits moléculaires seront 100 000 fois plus rapides que ceux que vous avez avec le PC qui est sur votre bureau. Juillet/Août 1989 Au fur et à mesure que les composants rétrécissent, les ordinateurs rétrécissent également. Comme les microprocesseurs nous l'ont montré, la petitesse peut être une puissance en soi, elle apporte avec elle la possibilité de mettre des ordinateurs dans des endroits qui sont beaucoup trop petits pour les systèmes actuels. Un ordinateur avec des portes et des circuits moléculaires peut être trop petit pour qu'on puisse le voir : suffisamment petit pour se loger dans une cellule humaine. Beaucoup plus petits que les neurones, de tels ordinateurs peuvent être reliés ensemble en parallèle de façon plus complexe et plus dense que le cerveau. Dans le livre Engines of Creation (Instruments de création) - Doubleday 1987 -, le chercheur K. Eric Drexler de l'university de Stanford passe en revue le concept général des machines artificielles de la taille d'une molécule, y compris les ordinateurs, mais ce n'est pas en fait une idée nouvelle. En 1959, le Dr Richard Feynman, prix Nobel de physique, a prononcé une conférence intitulée « Il y a beaucoup de place vers le bas » dans laquelle il a exposé le projet « de manipuler les choses atome par atome » pour construire des dispositifs à l'échelle moléculaire. « Ce n'est pas, précisait-il, une tentative pour violer une loi quelconque, c'est quelque chose... qui peut être fait. Cela n'a pas encore eté fait parce que nous sommes trop gros... » Après trente ans ou presque, nous avons maintenant commencé à construire de nouvelles protéines et à manipuler des atomes et des molécules individuellement. La vision de Feynman est peut-être enfin à portée de la main. Si nous pouvions manipuler les composants atome par atome, ou tout au moins molécule par molécule, nous pourrions alors fabriquer des ordinateurs qui soient petits et rapides. En vérité si petits et si rapides qu'il me faut maintenant donner un certain nombre de définitions sur les mots que je vais utiliser pour me faire parfaitement comprendre. Un millimètre est un millième de mètre, une puce de silicium sans son enveloppe peut être mesurée en millimètres. Le micron (g) est encore plus petit, un millième de millimètre. Les transistors individuels sur cette puce se mesurent en microns. Un nanomètre (nm) est un milliardième de millimètre, les molécules se mesurent en nanomètres. De même, une microseconde est un millionième de seconde ; une nanoseconde (ns) est un milliardième de seconde. La lumière parcourt la longueur de cette page en une nanoseconde. Un trillionième de seconde est une picoseconde (ps), c'est le temps que met la lumière pour parcourir la distance représentée par le diamètre du point qui est bout de cette phrase. Une femtoseconde est le millième de cette valeur. Un circuit intégré courant de haute densité renferme 50 000 transistors sur un millimètre au carré, l'intervalle entre les composants étant de l'ordre de 1 à 2 µ. Des technologies de fabrication améliorées et des matériaux nouveaux pourraient éventuellement réduire ces valeurs de 90%, mais on pense actuellement que la technologie des semi-conducteurs ne peut pas aller plus loin que cela. Au fur et à mesure que la taille diminue et que la densité augmente, les composants ne peuvent plus se débarrasser de la chaleur et les problèmes d'échauffement apparaissent. La fiabilité de fabrication de composants si petits devient de plus en plus difficile à assurer. De plus, à environ 1/10 g, l'intervalle entre chaque composant devient si ténu que les électrons ont tendance à « errer », c'est-à-dire à sauter d'un endroit à l'autre de façon imprévisible, ce qui crée des courts-circuits spontanés. La ligne de démarcation entre le « microscopique » et le « moléculaire » est 1 µ. En dessous de cette valeur, la différence n'est plus seulement une notion d'échelle, mais aussi une notion de domaine de technologie. Au niveau microscopique que nous venons de définir, l'électronique telle que nous la connaissons fonctionne encore. En dessous de ce niveau, nous entrons dans le royaume de la physique quantique dans lequel l'électronique cesse de fonctionner : l'électricité n'existe plus en tant que phénomène de masse et les électrons doivent être considérés comme des individus au comportement plein de fantaisie. A ce niveau tout est fondamentalement différent, il n'est pas possible de fabriquer des transistors à l'échelle moléculaire suivant les méthodes que nous connaissons. Il faut de nouveaux composants et de nouvelles méthodes pour fabriquer des circuits à une échelle inférieure au micron. Aux Etats-Unis et au Japon, on travaille à fabriquer des ordinateurs moléculaires, mais si la technologie des semi- MICRO-SYSTEMES - 145



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