Mémoire mono-électronique - Définition

Composants et technologies de l'ère post CMOS

La technologie CMOS ultime, consistera à développer de nouvelles architectures de dispositifs MOS à contrôle électrostatique renforcé afin d'aboutir à un transistor quasi-balistique.

Cela necessitera des efforts colossaux en termes de procédés technologiques afin d'améliorer notamment les propriétés de transport par des effets de contraintes mécaniques (permettant une ingénierie de bande appropriée) et de réaliser des composants de faibles dimensions dans lesquels l’accès ne pénalise pas les performances de transport.

Les orientation majeures de la recherche dans le domaine de CMOS de l'ultime s'articulent autour des domaines suivants :

• les films minces de type SOI,
• les transistors à effet de champ FET multigrilles combinant les effets de contrainte,
• les diélectriques à haute permittivité réduisant les fuites de grille
• ainsi que l’amélioration des procédés technologiques de fabrication (lithographie, gravure …).

On considère que la fin du CMOS standard sera la génération (ou "nœud technologique") 16 nm. Au-delà de cette dimension, d’autres technologies émergentes seront envisagées pour l’ère du post-CMOS. Ainsi, concernant les mémoires (DRAM, Mémoire Flash, MRAM,...), les grandes orientations de recherche vont vers l’amélioration des performances de stockage des mémoires flash traditionnelles par discrétisation des sites de stockage (nanocristaux, pièges, molécules,...) en remplacement de le grille flottante continue, l’utilisation d’autres concepts de stockage (changement de phase ou de résistance, ferro, magnéto,...), les mémoires à peu d’électrons (SEM, SET) ou encore à fonctionnement moléculaire. Pour les technologies logiques en rupture avec le CMOS standard, qui seront poussées à l’extrême probablement jusqu’au nœud 16nm, on envisage l’émergence d’autres alternatives plus amont. Parmi ces possibilités, on trouve les jonctions supra RSFQ, les nanotubes de carbone (CNT), les SET (single electron transistors), les dispositifs tunnel résonant (RTD), les spinFETs (transistor à transport de spin), les QCA (automates à cellules quantiques) ou encore les dispositifs moléculaires.

Technologie de transition de la mémoire RAM vers la mémoire SEM

Une nouvelle génération de de mémoire RAM pourrait combiner les avantages de la DRAM actuelle (densité d’intégration) et de la SRAM (non-volatité) et améliorer radicalement les performances de ces deux technologies. À la fois mémoire vive et stockage de masse très miniaturisé dont l’impact majeur pourrait retentir sur les filières numériques les plus significatives : les dispositifs mobiles, téléphones, lecteurs enregistreur audio/video et autres PDAs…

C'est une technologie de transition vers les véritables mémoires mono-électroniques (SEM ou Single-Electron Memory) dans lesquels la présence ou l’absence d’un unique électron dans un atome permettra de matérialiser une information binaire.

Bibliographie

article extrait de Nano-informatique et Intelligence Ambiante, Jean-Baptiste Waldner, Hermes Science, London, 2006, , avec l'autorisation des Éditions Hermes Science.