Les révolutions de l' information et des communications sont un des faits marquants du siècle et vont continuer à bouleverser dans ce nouveau siècle tous les domaines de l'activité humaine, y compris nos modes de vie. Ces révolutions sont nées du codage de l'information sous forme de paquets d'électrons (les " grains " d'électricité) ou de photons (les " grains " de lumière) (quelques dizaines de milliers de chaque pour l'élément d'information, le " bit "), et la capacité de manipuler et transmettre ces paquets d'électrons ou de photons de manière de plus en plus efficace et économique. À la base de cette capacité se trouvent les matériaux semi-conducteurs. Rien ne prédisposait ces matériaux à un tel destin : ils ont des propriétés " classiques " médiocres, que ce soit mécaniques, thermiques, optiques ou électriques. C'est justement les propriétés moyennes des semi-conducteurs qui les rendent " commandables " : par exemple, leur comportement électrique a longtemps semblé erratique, car très sensible aux " impuretés ". Cette capacité à changer de conductivité électrique, devenue " contrôlée " par la compréhension physique des phénomènes et l'insertion locale d'impuretés chimiques, permet de commander le passage de courant par des électrodes. On a alors l'effet d'amplification du transistor, à la base de la manipulation électronique de l'information. La sensibilité des semi-conducteurs aux flux lumineux en fait aussi les détecteurs de photons dans les communications optiques, et le phénomène inverse d'émission lumineuse les rend incontournables comme sources de photons pour les télécommunications, et bientôt pour l'éclairage. Les progrès des composants et systèmes sont liés aux deux démarches simultanées d'intégration des éléments actifs sur un même support, la " puce ", et de miniaturisation. Une des immenses surprises a été le caractère " vertueux " de la miniaturisation : plus les composants sont petits, meilleur est leur fonctionnement ! On a pu ainsi gagner en trente-cinq ans simultanément plusieurs facteurs de 100 millions à 1 milliard, en termes de complexité des circuits, réduction de coût (la puce de plusieurs centaines de millions de transistors coûte le même prix qu'un transistor dans les années 60), fiabilité, rendement de fabrication. Le problème des limites physiques est cependant aujourd'hui posé : jusqu'où la miniaturisation peut-elle continuer ? Combien d'atomes faut-il pour faire un transistor qui fonctionne encore ? Y-a t'il d'autres matériaux que les semi-conducteurs qui permettraient d'aller au delà des limites physiques, ou encore d'autres moyens de coder l'information plus efficaces que les électrons ou les photons ? Ce sont les questions que se pose aujourd'hui le physicien, cherchant à mettre en difficulté un domaine d'activité immense qu'il a contribué à créer. En savoir plus : http://pmc.polytechnique.fr/ weisbuch/microelectronique
Mot(s) clés libre(s) : codage de l'information, composant électronique, matériaux semi-conducteurs, micro-électronique, miniaturisation, nanotechnologies, physique quantique, stockage de données, technologies de l'information, TIC, transistor

Les révolutions de l'information et des communications vont continuer à bouleverser tous les domaines de l'activité humaine. Ces révolutions sont nées du codage de l'information sous forme de paquets d'électrons ou de photons et de la capacité de manipuler et transmettre ces paquets d'électrons ou de photons de manière de plus en plus efficace et économique. À la base de cette capacité se trouvent les matériaux semi-conducteurs. Rien ne prédisposait ces matériaux à un tel destin : ils ont des propriétés " classiques " médiocres qui les rendent " commandables " : par exemple, leur comportement électrique a longtemps semblé erratique, car très sensible aux " impuretés ". Cette capacité à changer de conductivité électrique, devenue " contrôlée " par la compréhension physique des phénomènes et l'insertion locale d'impuretés chimiques, permet de commander le passage de courant par des électrodes. On a alors l'effet d'amplification du transistor, à la base de la manipulation électronique de l'information. La sensibilité des semi-conducteurs aux flux lumineux en fait aussi les détecteurs de photons dans les communications optiques, et le phénomène inverse d'émission lumineuse les rend incontournables comme sources de photons pour les télécommunications, et bientôt pour l'éclairage. Les progrès des composants et systèmes sont liés aux deux démarches simultanées d'intégration des éléments actifs sur un même support, la " puce ", et de miniaturisation. Une des immenses surprises a été le caractère " vertueux " de la miniaturisation : plus les composants sont petits, meilleur est leur fonctionnement ! On a pu ainsi gagner en trente-cinq ans simultanément plusieurs facteurs de 100 millions à 1 milliard, en termes de complexité des circuits, réduction de coût, fiabilité, rendement de fabrication. Le problème des limites physiques est cependant aujourd'hui posé : jusqu'où la miniaturisation peut-elle continuer ? Combien d'atomes faut-il pour faire un transistor qui fonctionne encore ? Y-a t'il d'autres matériaux que les semi-conducteurs qui permettraient d'aller au delà des limites physiques, ou encore d'autres moyens de coder l'information plus efficaces que les électrons ou les photons ? Ce sont les questions que se pose aujourd'hui le physicien, cherchant à mettre en difficulté un domaine d'activité immense qu'il a contribué à créer.
Mot(s) clés libre(s) : circuit intégré, codage de l'information, conductivité électrique, matériau semi-conducteur, microélectronique, miniaturisation, physique quantique des solides, silicium, transistor

Cette série d'exercices, avec réponses, propose 3 exercices sur les quadripôles : fonction de transfert, amplificateur à transistor, amplificateur à transistor à effet de champ.
Mot(s) clés libre(s) : fonction de transfert, amplificateur, transistor, électrocinétique

L'évolution du matériel informatique est certainement le phénomène technique qui a connu la progression la plus importante pendant ce demi-siècle. L'apparition de la microélectronique a permis, sur les trente dernières années, une augmentation de la performance des microprocesseurs par un facteur d'environ 100 000, tandis que le prix des machines informatiques était divisé par plusieurs dizaines. Sous la pression des utilisateurs, la course à la performance semble insatiable. Les concepteurs des nouvelles machines informatiques rivalisent d'ingéniosité pour arriver à exécuter les programmes de plus en plus rapidement. L'organisation interne des processeurs modernes s'apparente à des sortes de "chaînes de montage" dans lesquelles plusieurs instructions sont simultanément en exécution. Ces techniques tiennent souvent de l'acrobatie. En effet, la recherche effrénée de la vitesse de traitement incite, par exemple, à utiliser des résultats intermédiaires avant même qu'ils n'aient été élaborés, en spéculant sur la valeur qu'ils devront avoir. Cette course folle se poursuit sans qu'aucun signe de fléchissement ne se fasse sentir. On constate même actuellement une accélération de sa vitesse d'évolution. Les études prospectives laissent à penser que ce rythme va se poursuivre pendant au moins encore dix ou vingt ans.
Mot(s) clés libre(s) : architecture des ordinateurs, histoire de l'informatique, mémoire informatique, microprocesseur, pipe-line, puissance de calcul, transistor

L'évolution du matériel informatique est certainement le phénomène technique qui a connu la progression la plus importante pendant ce demi-siècle. L'apparition de la microélectronique a permis, sur les trente dernières années, une augmentation de la performance des microprocesseurs par un facteur d'environ 100 000, tandis que le prix des machines informatiques était divisé par plusieurs dizaines. Sous la pression des utilisateurs, la course à la performance semble insatiable. Les concepteurs des nouvelles machines informatiques rivalisent d'ingéniosité pour arriver à exécuter les programmes de plus en plus rapidement. L'organisation interne des processeurs modernes s'apparente à des sortes de "chaînes de montage" dans lesquelles plusieurs instructions sont simultanément en exécution. Ces techniques tiennent souvent de l'acrobatie. En effet, la recherche effrénée de la vitesse de traitement incite, par exemple, à utiliser des résultats intermédiaires avant même qu'ils n'aient été élaborés, en spéculant sur la valeur qu'ils devront avoir. Cette course folle se poursuit sans qu'aucun signe de fléchissement ne se fasse sentir. On constate même actuellement une accélération de sa vitesse d'évolution. Les études prospectives laissent à penser que ce rythme va se poursuivre pendant au moins encore dix ou vingt ans.
Mot(s) clés libre(s) : transistor, architecture des ordinateurs, histoire de l'informatique, mémoire informatique, microprocesseur, pipe-line, puissance de calcul