Gang Chen, aujourd'hui blanchi des accusations d'espionnage portées contre lui aux États-Unis, fait partie d'une équipe qui affirme que l'arséniure de bore cubique pourrait surmonter les limites du silicium pour créer des puces plus petites et plus rapides.
Une équipe de chercheurs a découvert ce que le Massachusetts Institute of Technology appelle le "meilleur matériau semi-conducteur jamais trouvé", encore meilleur que le silicium, le matériau utilisé dans presque toutes les puces informatiques de la planète.
En juillet, des scientifiques du MIT, de l'université de Houston et d'autres institutions ont annoncé qu'ils avaient prouvé que l'arséniure de bore cubique conduisait mieux la chaleur et l'électricité que le silicium, ce qui ouvre de nouvelles possibilités pour des puces plus petites et plus rapides. L'équipe comprend le professeur Gang Chen, né en Chine, ancien directeur du département de génie mécanique du MIT, qui a fait l'objet d'une enquête d'un an de la part du ministère de la justice avant que celui-ci n'abandonne les accusations d'espionnage en raison du manque de preuves.
Il faudra peut-être des décennies avant que les semi-conducteurs à base d'arséniure de bore cubique ne soient utilisés dans les puces disponibles dans le commerce, si tant est qu'ils s'avèrent viables. Mais en fin de compte, ce nouveau matériau pourrait aider les concepteurs à surmonter les limites naturelles des modèles actuels pour fabriquer des puces meilleures, plus rapides et plus petites, et sa découverte est le type de recherche que les États-Unis risquaient de manquer avec la répression, aujourd'hui démantelée, d'experts comme Chen.
L'arséniure de bore cubique
Malgré son omniprésence dans l'industrie des puces, le silicium n'est pas le meilleur semi-conducteur qui soit. Tout d'abord, il ne conduit pas très bien la chaleur, ce qui signifie que les puces et les appareils grand public doivent souvent être équipés de systèmes de refroidissement coûteux, sous peine de surchauffe.
Selon l'étude de juillet, l'arséniure de bore cubique conduit la chaleur dix fois mieux que le silicium. "La chaleur est un goulot d'étranglement majeur pour l'électronique", a déclaré M. Chen dans un communiqué de presse accompagnant l'étude, qualifiant le nouveau matériau de potentiel "changeur de jeu".
L'étude a également révélé que l'arséniure de bore cubique est meilleur que le silicium pour conduire à la fois les électrons et leur contrepartie chargée positivement, le "trou électronique". Ce dernier est une faiblesse particulièrement flagrante du silicium, limitant la vitesse des semi-conducteurs à base de silicium.
Les concepteurs de puces commencent à se heurter aux limites naturelles du silicium dans leur quête de puces plus petites et plus rapides. Les chercheurs parlent publiquement de la fin de la loi de Moore, la prédiction faite en 1975 par Gordon Moore, cofondateur d'Intel, selon laquelle le nombre de transistors dans une puce doublerait tous les deux ans, et qui a servi de guide à l'industrie des semi-conducteurs depuis lors.
Les chercheurs explorent les moyens d'augmenter la vitesse des nouveaux ordinateurs en utilisant de nouveaux matériaux pour les puces ou de nouvelles technologies comme l'informatique quantique. Des matériaux comme l'arséniure de bore cubique - à condition qu'ils puissent être commercialisés - pourraient aider les concepteurs à fabriquer des puces encore plus petites et plus rapides.
Mais il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant que l'arséniure de bore cubique puisse être utilisé en dehors du laboratoire. Le matériau n'a été fabriqué qu'en petites quantités et les chercheurs ont eu besoin d'un équipement spécial pour étudier ses propriétés, selon le MIT.
Le silicium est le cheval de bataille de toute l'industrie", a déclaré Chen dans le communiqué, notant que les scientifiques ont passé des décennies à mettre au point des procédures pour purifier le silicium jusqu'aux niveaux requis pour la fabrication des puces, atteignant une pureté de 99,99999999 % ou le niveau dit "dix-neuf". Mais M. Chen a déclaré que si les recherches futures parvenaient à surmonter les obstacles à la production industrielle, arséniure de bore cubique pourrait devenir "un candidat prometteur pour l'électronique de la prochaine génération."
Abandon des accusations d'espionnage
L'étude constitue également un changement significatif de fortune pour l'un de ses éminents auteurs, Chen, qui était une cible très médiatisée d'une initiative de l'ère Trump visant à enquêter sur les accusations d'espionnage chinois.
Le ministère américain de la Justice, par le biais d'un programme appelé Initiative Chine, a accusé des dizaines d'universitaires chinois et sino-américains de cacher leurs liens avec des institutions chinoises afin de partager des technologies de pointe avec Pékin.
Les autorités ont arrêté Chen, qui est né en Chine et a été naturalisé américain en 2000, en janvier 2021. Il était accusé d'avoir omis de divulguer ses liens avec des institutions chinoises sur des demandes de subvention auprès du ministère de l'Énergie. "Il ne s'agissait pas seulement de cupidité, mais aussi de loyauté envers la Chine", a affirmé à l'époque le procureur américain du Massachusetts, Andrew Lelling.
La communauté scientifique, notamment au MIT, a vivement critiqué l'arrestation. Dans une lettre ouverte, les professeurs du MIT ont écrit que "la défense du professeur Chen est la défense de l'entreprise scientifique à laquelle nous tenons tous - nous sommes tous Gang Chen".
Le ministère de la Justice, sous l'administration Biden, a abandonné les poursuites contre Chen en janvier 2022 après que des responsables du DOE ont révélé que Chen n'avait jamais été tenu de faire les divulgations qu'il était accusé d'avoir omises. Dans une déclaration publiée à l'occasion de l'abandon des poursuites, Chen a accusé le DOJ de continuer à susciter "une peur injustifiée dans la communauté universitaire".
Un mois après l'abandon des poursuites contre Chen, le ministère de la Justice a dissous l'Initiative pour la Chine. "Nous avons contribué à donner l'impression néfaste que le ministère applique des normes moins strictes en matière d'enquêtes et de poursuites pénales liées à la Chine ou que, d'une certaine manière, nous considérons différemment les personnes ayant des liens raciaux, ethniques ou familiaux avec la Chine", a déclaré à l'époque Matthew Olsen, procureur général adjoint pour la sécurité nationale.
Les scientifiques ont également fait valoir que les enquêtes comme celle sur Chen dissuadent les universitaires - en particulier ceux de Chine - de s'installer aux États-Unis, privant ainsi les États-Unis de la possibilité de bénéficier de leurs recherches : "Cela fait fuir les talents", a déclaré un membre de la faculté du MIT à WBUR en février.
Les experts ont souligné que le manque d'expertise scientifique et technique qualifiée constituait un obstacle majeur à la volonté des États-Unis de retrouver leur place prépondérante dans le domaine de la recherche et du développement, notamment en reconstruisant leur industrie nationale de fabrication de semi-conducteurs. Une étude a estimé que les États-Unis devraient augmenter de 50 % leur main-d'œuvre dans le domaine de la fabrication de puces pour supplanter l'Asie en tant que centre de fabrication de puces - des compétences qui devraient venir de l'étranger, notamment de Chine.