Les USA et la Chine unissent leurs forces pour créer un matériau inédit

Avec les batteries, les semi-conducteurs sont les éléments les plus importants du monde technologique moderne. Toujours à se tirer la bourre, la Chine et les USA se sont associés pour créer un semi-conducteur en graphène, qui change pas mal de choses. Les semi-conducteurs en graphène pourraient bien être les artisans de la prochaine révolution dans le domaine des micro-processeurs, offrant de belles perspectives.

Tandis que la guerre commerciale entre la Chine et les États-Unis perdure, avec des restrictions d’exportation touchant des secteurs de pointe tels que les processeurs dédiés à l’intelligence artificielle, elle touche désormais des produits grand public tels que la RTX 4090, carte graphique américaine la plus puissante du monde, interdite d’exportation en Chine. Cependant, alors que les sanctions économiques bouleversent un peu la donne, la Chine et les États-Unis mettent de côté leurs différences, collaborant même sur un projet sans précédent qui pourrait révolutionner les puces modernes : le premier semi-conducteur en graphène fonctionnel.

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Depuis sa découverte en 2004, le graphène est considéré comme un matériau miracle, avec des propriétés exceptionnelles telles que sa résistance, sa conductivité électrique, mais aussi thermique. Malgré ces qualités remarquables, le graphène semblait être écarté de la course pour remplacer le silicium – très courant dans les processeurs – en raison de son absence naturelle de ce que l’on appelle une bande interdite, cruciale pour permettre aux semi-conducteurs et aux transistors de s’allumer et de s’éteindre.

C’est là que l’équipe de recherche dirigée par Walter de Heer intervient. Ils ont fait pousser du graphène sur une galette de carbure de silicium, créant ainsi une combinaison appelée « Epigraphen » qui exploite les propriétés semi-conductrices du carbure en question. Les mesures effectuées sur un prototype ont révélé que la mobilité des électrons est dix fois supérieure à celle du silicium. De Heer l’a expliqué dans un communiqué de presse, comparant la différence à celle entre conduire sur une autoroute et sur un chemin de terre. C’est plus efficace, chauffe moins et permet des vitesses plus élevées.

Pourquoi opter pour le graphène au lieu de continuer à miser sur le silicium ? Ce dernier atteint progressivement ses limites, avec des fréquences particulièrement élevées dépassant les 6 ou 7 gigahertz ne pouvant être réalisées qu’avec des solutions de refroidissement extrêmement complexes, réalisées pour le fun dans des compétitions. L’Epigraphen, en revanche, nécessite beaucoup moins d’énergie en raison de sa mobilité électronique naturelle élevée, ce qui permet déjà des fréquences plus élevées.

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À cela s’ajoute une excellente conductivité thermique. La chaleur générée lors de la commutation des transistors – le passage de la conductivité à la non-conductivité, et vice-versa – peut donc être dissipée plus efficacement. Un processeur basé sur l’Epigraphen pourrait donc fonctionner à des fréquences beaucoup plus élevées que les puces actuelles, tout en consommant moins d’énergie.

Un autre avantage majeur est que l’Epigraphen peut être traité avec des procédés de fabrication déjà établis, évitant ainsi la nécessité de nouvelles machines fondamentales pour produire des processeurs Epigraphen. Cette collaboration entre la Chine et les États-Unis dans le domaine des semi-conducteurs en graphène marque une étape significative dans l’histoire de la technologie.

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