Des chercheurs de l’IIT-Mandi et de l’IIT-Jodhpur affirment avoir fait une percée en prolongeant la durée de vie et les performances des gadgets électroniques tels que les téléphones mobiles et les ordinateurs portables. Nous expliquons la signification de la percée.

Quelle est la percée?

Les chercheurs affirment que les circuits électroniques des gadgets modernes continuent d’être conçus selon des concepts développés il y a des décennies malgré une évolution de la nature des micropuces. Afin d’augmenter l’efficacité et la durabilité d’un gadget, les différents composants des micropuces doivent être conçus de manière optimale pour minimiser les pertes causées par une alimentation électrique fluctuante ou erratique.

Pour cela, les chercheurs ont proposé un outil mathématique capable d’analyser ces pertes avec précision et d’aider à trouver de meilleurs designs.

Comment l’alimentation électrique use-t-elle un appareil?

Les mobiles et les ordinateurs d’aujourd’hui utilisent la technologie d’intégration à très grande échelle (VLSI) dans laquelle des lakhs de transistors peuvent être intégrés sur une seule puce de silicium (par exemple, des microprocesseurs et des puces de mémoire). En outre, une seule puce a des composants numériques et analogiques.

Ces micropuces sont alimentées par une alimentation en courant continu, souvent à partir d’une batterie intégrée. Alors qu’une telle batterie peut avoir une basse tension (généralement 3,7 volts dans les téléphones portables), certaines parties de la micropuce fonctionnent à des tensions encore plus basses.

Un transistor peut être aussi petit que 7 nanomètres (un brin d’ADN humain mesure 2,5 nanomètres de large) et nécessite une tension minime pour fonctionner. Dans un tel cas, même de légères pics de puissance et fluctuations peuvent dégrader considérablement les performances de la micropuce au fil du temps. Les fluctuations de l’alimentation, appelées bruit d’alimentation, se produisent en raison de plusieurs facteurs et sont considérées comme inévitables dans les systèmes électroniques.

De quelle autre manière l’étude est-elle significative?

Les ordinateurs de première génération, construits dans les années 40 et 50, utilisaient des tubes à vide comme composants de base de la mémoire et du traitement. Cela les rendait volumineux et coûteux. Au début des années 60, les tubes à vide ont été remplacés par des transistors, une technologie révolutionnaire qui a rendu les ordinateurs plus petits, moins chers et économes en énergie.

Quelques années plus tard, les transistors ont été remplacés par des circuits intégrés, ou micropuces, qui avaient plusieurs transistors sur une seule puce. Enfin, dans les années 70, la technologie VLSI a été introduite, qui a permis d’incorporer des milliers de transistors et d’autres éléments sur une seule puce de silicium.

Depuis lors, les appareils informatiques sont de plus en plus rapides, car la taille des transistors est de plus en plus courte et plusieurs d’entre eux peuvent être intégrés sur une seule puce. Cette tendance a été appelée la «  loi de Moore  », du nom de Intel cofondateur Gordon Moore qui a observé en 1965 que la densité des transistors sur les micropuces double tous les deux ans.

Mais cette avancée semble avoir atteint sa limite, car la taille des transistors a déjà été réduite à quelques nanomètres de largeur et il devient difficile de la réduire davantage de manière viable. Dans un tel scénario, l’industrie électronique commence à se concentrer sur l’augmentation de la vitesse à l’augmentation de l’efficacité des puces et à la diminution de leur consommation d’énergie.

Où la recherche a-t-elle été publiée?

L’étude intitulée «Une méthode basée sur l’inspection pour analyser le bruit déterministe dans les circuits à N ports» a été publiée récemment dans le journal ouvert des circuits et des systèmes de l’Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE). Il a été rédigé par Hitesh Shrimali et Vijender Kumar Sharma de l’IIT-Mandi et Jai Narayan Tripathi de l’IIT-Jodhpur. La recherche a été financée par le ministère de l’électronique et des technologies de l’information (MeitY).