Avec une fréquence de 155 GHz, le transistor haute performance au graphène (un cristal de carbone dont l'empilement constitue le graphite) dévoilé par les labs d'IBM est le plus rapide du moment : « il surpasse le modèle 100 GHz montré en février de l'année dernière par le fabricant, » a indiqué Yu-Ming Lin (voir illustration principale), un chercheur de Big Blue. « Cette recherche prouve également qu'il est possible de produire à faible coût des transistors haute performance, à base de graphène, en utilisant des procédés de fabrication identiques à ceux des semi-conducteurs classiques, » a ajouté le chercheur.

Cela pourrait ouvrir la voie à la production industrielle de processeurs au graphène. Mais Yu-Ming Lin ne s'est pas avancé sur une date de mise en fabrication de telles puces. « Des transistors au graphène permettraient d'améliorer les performances d'applications utilisées dans la communication sans fil, les réseaux, l'imagerie et les radars, » a indiqué Phédon Avouris, un chercheur-enseignant d'IBM.

Des recherches entamées pour la défense américaine

Le graphène se présente comme une couche d'atomes de carbone d'une seule d'épaisseur avec une structure hexagonale en nid d'abeille. Les recherches sur le transistor ont été entreprises par IBM dans le cadre du programme DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) à la demande de département américain de la Défense en vue de développer des transistors RF (fréquence radio) de haute performance. Selon Phédon Avouris, l'armée est très intéressée par les transistors au graphène. « Le flux d'électrons de ces transistors est plus rapide que celui des transistors classiques, ce qui permet des transferts de données plus rapides entre les puces, » a expliqué Yu-Ming Lin. 

C'est la raison pour laquelle cette technologie est très prometteuse en matière d'applications réseau, laquelles nécessitent des communications à vitesses rapides et à fréquences élevées. « Les transistors au graphène sont capables d'effectuer des calculs plus rapidement que les transistors classiques, mais ils ne sont pas encore adaptés aux ordinateurs PC, » a-t-il ajouté. En effet, le graphène naturel ne présente pas d'écart énergétique, et les transistors au graphène ne permettent pas d'avoir le ratio de cycle requis pour les opérations de commutation numérique, ce qui est par contre le cas des processeurs conventionnels. 



« En revanche, le flux continu d'énergie que procure le graphène permet un meilleur traitement des signaux analogiques, » explique encore le chercheur. « La vitesse élevée des électrons du graphène permet un traitement plus rapide des applications en électronique analogique, pour lesquelles un ratio élevé de compensation n'est pas nécessaire. »

Le plus petit transistor crée par IBM

Le transistor au graphène a bénéficié de l'utilisation d'un nouveau substrat appelé « carbone de type diamant» mis au point par IBM, grâce auquel le composant a fait preuve d'une excellente stabilité en température, entre la température ambiante et jusqu'à moins 268 degrés Celsius, la « température de l'hélium, » comme la définit IBM. « Les performances de ces dispositifs au graphène ont montré une excellente stabilité en température. Ce comportement est en grande partie du a l'utilisation d'un nouveau substrat de carbone de type diamant, » a déclaré IBM.