La fin de la loi de Moore : préparer l’avenir

Sans aucun doute, notre vie moderne dépend des ordinateurs, et les ordinateurs dépendent des puces de processeur à base de silicium. Les ordinateurs continuent de s’améliorer au fil du temps grâce à une meilleure puissance de traitement.

La loi de Moore est l’observation que les puces informatiques deviennent plus rapides, sont plus économes en énergie et moins chères à produire à un rythme prévisible. Tous les dix-huit mois environ, le nombre de transistors placés sur une puce de silicium double. Chaque nouvelle génération de puce informatique a des gains de performances plus faibles que la précédente.

La loi de Moore n’est pas une loi comme les trois lois du mouvement de Newton. Il s’agit plutôt d’une observation de ce qui se passait dans l’industrie de la fabrication de puces.

La loi de Moore prendra fin. Il viendra un moment où nous ne pourrons plus installer plus de processeurs sur une seule puce de silicium. Les puces de silicium semblent avoir atteint leur apogée en termes de performances et d’efficacité. À sa fin, les puces de silicium ne pourront plus accueillir de transistors supplémentaires. Cependant, les nouveaux ordinateurs et technologies nécessiteront des processeurs plus puissants et plus agiles.

Alors que certains pensent qu’il peut encore y avoir des améliorations de la vitesse du style de la loi de Moore jusqu’en 2025 au moins, il y a un risque que la loi de Moore prenne fin avant qu’un remplacement viable ne soit prêt, nous devons donc explorer des alternatives pour l’informatique basée sur silicium aujourd’hui .

L’informatique quantique

L’informatique quantique utilise la puissance de la physique quantique, exploitant la puissance des particules subatomiques. Il fournira une puissance de traitement et une vitesse actuellement inimaginables grâce à ce qu’ils appellent les « qubits ».

Le principal problème avec l’informatique quantique à l’heure actuelle est que ceux qui travaillent avec le concept n’ont pas encore dépassé la vitesse à laquelle une tâche est déjà accomplie à l’aide de la technologie conventionnelle à base de silicium. Cette vitesse est restée juste hors de portée.

Graphène et nanotubes de carbone

Le graphène est une couche unique d’atomes de carbone qui est considérée comme le matériau le plus résistant sur terre. Il est 200 fois plus résistant que l’acier mais suffisamment élastique pour être étiré de 20 à 25 % de sa longueur d’origine. Il est exceptionnellement léger et conduit mieux la chaleur et l’électricité que les autres matériaux connus. Le graphène est fait de carbone, il est donc extrêmement abondant, mais il peut s’écouler des années avant qu’il ne soit disponible pour la production commerciale.

Le graphène ne peut pas être utilisé comme interrupteur. Les semi-conducteurs en silicium peuvent être allumés et éteints avec un courant électrique, mais pas le graphène, donc l’utilisation du graphène entraînerait un ordinateur qui ne peut pas être éteint.

Si le graphène peut remplacer les puces en silicium, nous voyons la possibilité de technologies telles que les ordinateurs portables pliables, les transistors ultra-rapides et les téléphones portables qui ne se briseront pas.

Logique nanomagnétique

Le NML dépend de réseaux de nano-aimants. Ces aimants varient en taille de quelques nanomètres à quelques centaines de nanomètres. Les nano-aimants fonctionnent comme le silicium, mais à la place, le processus repose sur la commutation de la magnétisation pour créer le code binaire. Il utilise des interactions dipôle à dipôle (l’interaction entre les pôles nord et sud de l’aimant) pour transmettre des données, et comme il ne nécessite pas d’électricité, il n’a besoin que d’une petite quantité d’énergie pour fonctionner.

Informatique à froid

Bien qu’il ne s’agisse pas nécessairement d’une toute nouvelle technologie, c’est un concept que les fabricants considèrent comme un moyen de prolonger la durée de vie de la loi de Moore. En réduisant la température de la puce, il y aura moins de fuite de courant. Cette température froide réduira la tension de seuil à laquelle les transistors commutent. L’utilisation de l’informatique à froid peut nous permettre d’augmenter de quatre à dix ans les performances et la puissance de la mémoire.

Semi-conducteurs composés

Les semi-conducteurs créés à partir de deux éléments ou plus sont plus rapides et plus efficaces que le silicium seul. Ces semi-conducteurs sont déjà disponibles et trouveront bientôt leur place dans les téléphones 5G et 6G, leur offrant plus de vitesse, une taille plus petite et une meilleure autonomie de la batterie.

Atomique

La technologie a évolué jusqu’au point où nous pouvons manipuler des matériaux jusqu’au niveau atomique. La technologie des puces ne fait pas exception. IBM a imaginé un moyen possible de stocker des données sur un seul atome. Aujourd’hui, il faut 100 000 atomes pour stocker un seul 1 ou 0.

Les atomes sont par nature instables, donc pour que cela soit une option viable, il faudra plus de logique pour des choses comme la correction d’erreurs.

Quels sont les remplaçants les plus probables ?

Les semi-conducteurs composés sont la seule option pour les processeurs à base de silicium qui sont viables aujourd’hui. Au-delà de cela, la technologie qui semble être la plus prometteuse pour le moment est l’utilisation de l’informatique nanomagnétique. Il est également possible que les ordinateurs du futur contiennent des couches de diverses technologies, chacune pour contrer les inconvénients de l’autre. Mais pour le moment, personne ne peut prédire avec précision à quoi ressembleront les ordinateurs du futur.