DS07 - Société de l'information et de la communication

Manipulation de skyrmions magnétiques pour des applications logique-mémoire – SKYLOGIC

Résumé de soumission

Les dispositifs microélectroniques rapides, à haute densité et efficaces énergétiquement sont des éléments clé de l’industrie numérique actuelle à l’ère du cloud computing, big data et de l’internet des objets. Pour faire face à ces défis, l’approche conventionnelle de Moore de la technologie CMOS est à bout de souffle : la diminution continue de la taille des transistors MOS dans les unités logique et mémoire entraine des problèmes critiques de dissipation de puissance et de consommation énergétique. De plus, l’augmentation de la longueur des interconnexions entre les unités mémoire et logique entraîne une augmentation critique de la puissance et des délais. Une voie prometteuse pour arrêter cette évolution se trouve dans les architectures « logique-mémoire » qui combinent fonctions mémoire et logique dans le même dispositif, promettant non volatilité, très faible dissipation de puissance et des opérations très rapides. Récemment, une attention considérable a été portée vers des pseudo-particules magnétiques nouvelles, dénommée skyrmion magnétique, qui offre un nouveau moyen de coder, transmettre et traiter l’information à l’échelle nanométrique. Leur non-volatilité, taille nanométrique, rapide manipulation par des courants avec une faible puissance ouvrent un nouveau paradigme pour des dispositifs logique-mémoire miniaturisables, à très faible puissance et rapides. Nous avons déjà démontré que des skyrmions de taille sub100 nm peuvent être stabilisés à température ambiante dans des multicouches ultrafines métal lourd/ferromagnétique et peuvent être bougés rapidement par des courants planaires de faibles densité. Dans ce projet, nous comptons tirer parti de la manipulation efficace des skyrmions magnétiques par des courants à l’échelle nanométrique pour effectuer des opérations logique basées sur leur interaction mutuelle.
L’objective du projet est de démontrer la potentiel des skyrmions magnétiques pour des applications logique-mémoire rapides, miniaturisables et faible puissance en tirant parti de leur manipulation versatile, rapide à l’échelle nanométrique en utilisant des faibles courants planaires et des champs électriques. Pour atteindre ce but, un premier objectif sera de démontrer la manipulation rapide et contrôlée de skyrmion sub-100 nm en utilisant des courants et des champs électriques. Un second objectif sera de démontrer des opérations logique fondamentales, telles que les portes basique (ET, OU,…) mais aussi des interrupteurs et des routeurs basés sur l’interaction entre skyrmions ainsi que leur manipulation par des champs électriques. Cela sera effectué grâce au contrôle de leurs interactions dans des géométries spécifiquement conçues. Ces opérations logique fondamentales vont fournir la boîte à outil permettant de démontrer la preuve de concept d’une porte logique programmable basée sur des structures interconnectées, ce qui est l’objectif final de ce projet.

Coordination du projet

Olivier BOULLE (Spintronique et Technologie des Composants)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

SPINTEC Spintronique et Technologie des Composants

Aide de l'ANR 255 108 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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