Des chercheurs ont développé une nouvelle puce avec 41 couches verticales de semi-conducteurs, contournant les limites de miniaturisation qui ont freiné la loi de Moore. Ce design pourrait permettre des électroniques plus durables en empilant les transistors vers le haut plutôt qu'en les rétrécissant. L'innovation promet une réduction de la consommation d'énergie de fabrication et des applications potentielles dans les appareils quotidiens.
Depuis les années 1960, la loi de Moore a propulsé les progrès de l'électronique en prédisant que le nombre de transistors sur une puce micro doublerait annuellement par miniaturisation. Cependant, cette tendance a commencé à faiblir autour de 2010, alors que les limites physiques ont entravé une réduction supplémentaire et augmenté la densité de puissance de calcul.
Xiaohang Li, à l'Université King Abdullah de Sciences et Technologie en Arabie Saoudite, avec des collègues dont Thomas Anthopoulos à l'Université de Manchester au Royaume-Uni, a pionné une solution : construire des puces vers le haut. Leur design comporte 41 couches verticales de deux types de semi-conducteurs séparés par des isolants, créant une pile de transistors environ 10 fois plus haute que les versions précédentes.
Pour valider la puce, l'équipe en a produit 600 exemplaires, tous affichant un rendement similaire de manière fiable. Ils en ont testé certains dans des opérations de base requises par les ordinateurs et les dispositifs de détection, où les puces empilées ont égalé les capacités des designs plats traditionnels. Li a noté que la fabrication de ces piles utilisait des méthodes moins intensives en énergie que les processus standards.
Anthopoulos a souligné les avantages pratiques : « La nouvelle puce ne mènera pas nécessairement à de nouveaux superordinateurs, mais si elle pouvait être utilisée dans des appareils courants comme les électroniques domestiques intelligents et les dispositifs de santé portables, elle réduirait l'empreinte carbone de l'industrie électronique tout en offrant plus de fonctionnalité à chaque couche ajoutée. » Il a ajouté avec optimisme : « Il n'y a vraiment pas d'arrêt. Nous pouvons continuer. C'est juste une question de sueur et de larmes. »
Des défis persistent, en particulier la gestion de la chaleur. Muhammad Alam, à l'Université de Purdue en Indiana, a comparé le design à « essayer de rester au frais en portant plusieurs parkas à la fois », car chaque couche génère de la chaleur supplémentaire. La limite actuelle est de 50 °C, qu'Alam dit nécessiter une augmentation de 30 degrés ou plus pour une viabilité dans le monde réel en dehors des laboratoires. Néanmoins, il voit la croissance verticale comme le chemin essentiel pour l'avancement de l'électronique.
La recherche paraît dans Nature Electronics (DOI : 10.1038/s41928-025-01469-0).