L’équipe de recherche de l’Institut national des sciences des matériaux (NIMS) et de l’Université des sciences de Tokyo a franchi une étape significative dans le domaine de l’électronique avec la création d’un transistor à double couche électrique dont la vitesse de fonctionnement est inégalée. Cette réalisation promet de faire avancer de manière significative les technologies à la pointe de l’intelligence artificielle.
Un transistor à double couche électrique fonctionne comme un interrupteur en utilisant des changements de résistance électrique provoqués par la charge et la décharge d’une double couche électrique formée à l’interface entre l’électrolyte et le semi-conducteur. Ce type de transistor peut imiter la réponse électrique des neurones cérébraux humains, ce qui en fait une pièce potentiellement intéressante pour les dispositifs d’intelligence artificielle.
Cependant, les transistors à double couche électrique existants sont lents à basculer entre les états allumé et éteint, avec un temps de transition typique allant de plusieurs centaines de microsecondes à 10 millisecondes. Il est donc nécessaire de développer des transistors à double couche électrique plus rapides.
Le transistor de nouvelle génération
L’équipe de recherche a développé un transistor à double couche électrique en déposant avec une précision extrême des films minces de céramique (zircone poreuse stabilisée par l’yttrium) et de diamant à l’aide d’un laser pulsé, formant une double couche électrique à l’interface céramique/diamant. Ce film mince de zircone est capable d’absorber de grandes quantités d’eau dans ses nanopores et permet aux ions d’hydrogène de l’eau de migrer facilement à travers lui, permettant ainsi à la double couche électrique d’être rapidement chargée et déchargée.
Cet effet de double couche électrique permet au transistor de fonctionner très rapidement. En fait, l’équipe a mesuré la vitesse de fonctionnement du transistor en appliquant une tension pulsée et a constaté qu’il fonctionne 8,5 fois plus rapidement que les transistors à double couche électrique existants, établissant ainsi un nouveau record mondial. L’équipe a également confirmé la capacité de ce transistor à convertir des formes d’onde d’entrée en de nombreuses formes d’onde de sortie différentes avec précision, une condition préalable pour que les transistors soient compatibles avec les dispositifs d’IA neuromorphiques.
Impact sur le futur des dispositifs d’IA
En produisant une nouvelle technologie de film mince céramique capable de charger et décharger rapidement une double couche électrique de quelques nanomètres d’épaisseur, ce projet de recherche a permis une avancée majeure dans les efforts pour créer des dispositifs assistés par intelligence artificielle pratiques, à haute vitesse et économes en énergie.
En association avec divers capteurs (par exemple, montres intelligentes, caméras de surveillance et capteurs audio), ces dispositifs sont susceptibles de devenir des outils précieux dans diverses industries, notamment la médecine, la prévention des catastrophes, la fabrication et la sécurité.
En synthèse
Ce développement technologique remarquable du NIMS et de l’Université des sciences de Tokyo promet de changer radicalement le paysage de l’intelligence artificielle et de l’électronique. En créant un transistor à double couche électrique ultrarapide, l’équipe de recherche a posé un jalon majeur sur la route des appareils d’IA à haute vitesse et économes en énergie.
Pour une meilleure compréhension
Q : Qu’est-ce qu’un transistor à double couche électrique ?
R : C’est un type de transistor qui fonctionne comme un interrupteur en utilisant des changements de résistance électrique provoqués par la charge et la décharge d’une double couche électrique formée à l’interface entre l’électrolyte et le semi-conducteur.
Q : Qu’est-ce qui rend ce nouveau transistor si spécial ?
R : Ce nouveau transistor est capable de fonctionner 8,5 fois plus rapidement que les transistors à double couche électrique existants, ce qui est un record mondial. De plus, il peut convertir avec précision des formes d’onde d’entrée en de nombreuses formes d’onde de sortie différentes, une condition essentielle pour que les transistors soient compatibles avec les dispositifs d’IA neuromorphiques.
Q : Quelles sont les applications potentielles de ce nouveau transistor ?
R : Avec sa haute vitesse et son efficacité énergétique, ce transistor pourrait être utilisé dans une variété de dispositifs assistés par l’intelligence artificielle, notamment ceux utilisés dans les domaines de la médecine, de la prévention des catastrophes, de la fabrication et de la sécurité.
Cette recherche a été publiée dans le numéro du 16 juin 2023 de Materials Today Advances DOI : 10.1016/j.mtadv.2023.100393
