Des ingénieurs de l’université du Wisconsin-Madison ont mis au point un dispositif de mémoire expérimental composé de deux couches très fines d’un matériau bidimensionnel, dont l’état électrique change lorsque les deux couches se déplacent l’une par rapport à l’autre. L’ajout d’une électrode en or sur l’un des côtés de la structure a considérablement accentué les différences entre les deux états du dispositif ; le contraste électrique mesuré a en effet été multiplié par environ 100 000.
Le dispositif repose sur un disulfure de molybdène à structure rhomboédrique composé de deux couches. Il s’agit d’un matériau bidimensionnel si fin que ses propriétés dépendent de la manière dont les couches sont superposées. Lorsque les deux couches sont légèrement décalées, la répartition de la charge à l’intérieur de la structure change, ce qui permet d’enregistrer l’un des deux états : zéro ou un.
Le rôle de l’or dans l’amplification du signal
L’équipe a déposé une fine couche de silicium à forte concentration en impuretés sur l’un des côtés de la structure, et un électrode en or sur l’autre. Grâce à cette combinaison, la différence entre les deux états du dispositif est devenue plus nette, ce qui pourrait faciliter la lecture des données enregistrées. Les ingénieurs de l’université ont annoncé ces résultats.
Dans les puces traditionnelles, le changement d’état nécessite souvent de modifier les liaisons chimiques ou de transférer la charge de manière plus complexe. Dans la nouvelle approche, un simple décalage des couches atomiques suffit, sans rompre les liaisons covalentes. Les chercheurs estiment que la commutation peut se produire à une vitesse extrêmement élevée, pouvant atteindre théoriquement environ une picoseconde, soit une partie d’un trillion de seconde.
À ce jour, les chercheurs n’ont testé qu’une poignée d’échantillons. Avant toute application pratique, il faudra vérifier si le dispositif peut être reproduit sur de grandes puces de silicium, et étudier comment les cellules voisines interagissent entre elles. En effet, dans une mémoire contenant des millions d’éléments, il est essentiel que la commutation d’une zone ne fausse pas les données dans d’autres zones.
Stockage et calcul dans un seul matériau
Si cette technologie pouvait être développée à plus grande échelle, elle pourrait servir à fabriquer des appareils compacts dans lesquels les données seraient stockées et une partie des opérations de calcul effectuées au sein même du matériau. Cela permettrait de réduire le transfert d’informations entre les composants distincts de la puce, l’un des facteurs qui influent sur la vitesse et la consommation d’énergie des composants électroniques.
Toutefois, ce résultat reste au stade expérimental et ne constitue pas une technologie prête à être intégrée dans des processeurs produits en grande série. Les prochaines étapes consisteront à tester la stabilité, la vitesse et les interférences entre les éléments au sein de structures plus grandes. Les chercheurs devront également déterminer dans quelle mesure ce matériau peut être facilement intégré aux processus de fabrication existants.
