La croissance du monde numérique a un coût environnemental qui ne peut plus être ignoré. Les prévisions montrent qu'à l'horizon 2030, il sera responsable de 20 à 30 % de la consommation mondiale d'électricité. Le changement de paradigme nécessaire devra placer la frugalité énergétique des futurs dispositifs électroniques comme un critère majeur de performance, au même titre que la puissance de calcul, la vitesse, la miniaturisation ou le coût.
La spintronique, en tant que véritable percée conceptuelle, est porteuse de solutions disruptives pour adresser ce problème majeur du numérique de demain. Elle offre des fonctionnalités accrues par rapport à l'électronique traditionnelle, en exploitant le spin de l'électron en plus de sa charge, associée à une faible consommation d'énergie grâce à la nature non volatile du magnétisme. Bien qu'elle soit encore considérée comme émergente, la spintronique a révolutionné le stockage des données et les technologies de capteurs au cours des dernières décennies. Elle propose aujourd'hui plusieurs voies pour le développement de nouveaux composants, pour des dispositifs très peu énergivores, reconfigurables et intégrables. Par exemple, les systèmes hybrides spintroniques-CMOS et les capteurs spintroniques s’intègrent désormais dans des domaines tels que l'Internet des objets (IoT), l'intelligence artificielle (IA), le stockage dans le cloud ou encore la communication dans les réseaux du futur.
Pour soutenir ces perspectives impactantes, l’Etat a décidé d’investir 38,13 millions d’euros sur 8 ans dans le programme de recherche (PEPR) exploratoire Spintronique (PEPR SPIN) de France 2030. Piloté par le CEA et le CNRS qui possèdent la vision stratégique nationale, il associera notamment les Universités partenaires Grenoble-Alpes, Paris-Saclay et Lorraine afin de structurer et dynamiser la communauté spintronique française, ainsi que des industriels et des start-up. Du fait de son fort potentiel dans de nombreux domaines du numérique, le PEPR SPIN nouera d’étroites collaborations avec le PEPR Electronique démarré en 2022, et aussi avec les PEPR Technologies quantiques, Réseaux du futur, Matériaux émergents et Intelligence artificielle.
Les résultats et développements prévus dans le cadre du PEPR SPIN pourront s’inscrire dans la stratégie nationale sur les composants, systèmes et infrastructures numériques, ainsi que dans celui des nouvelles agences annoncées par le Président de la République le 7 décembre dernier. Au-delà, à l’échelle européenne, ils pourront apporter de nouvelles opportunités dans le cadre du programme
European Chip Act, qui vise à retrouver la compétitivité et la résilience dans les technologies et applications des semi-conducteurs.
Le PEPR SPIN consistera à soutenir des projets collaboratifs phares et des appels à projets spécifiques ouvert ; attirer des talents par le financement de projets « Jeune scientifique » ; étoffer le volet formation pour préparer aux métiers de demain en spintronique et dans les technologies attenantes ; favoriser les synergies européennes, notamment dans le cadre du réseau Spintronic Factory initié en 2016 par deux entités du CEA et du CNRS (Spintec et Laboratoire Albert Fert) pour consolider la communauté et augmenter l’impact industriel des applications spintroniques dans l’Union européenne.
Cinq projets ont déjà été lancés en novembre 2023 :
CHIREX : Au-delà du CMOS avec des textures chirales ;
TOAST : Vers une technologie THz basée sur le spin ;
SWING : Ondes de spin pour le traitement avancé de signaux ;
SPINCOM : Spintronique radiofréquence pour des solutions de communication intelligente ;
ADAGE : Détection magnétique de nouvelle génération.
Leur mise en œuvre s’appuiera sur un réseau d’infrastructures de recherche haut de gamme, accessibles à toute la communauté, que le PEPR SPIN contribuera à renforcer dans trois projets transverses :
SPINMAT : Matériaux avancés pour la spintronique ;
SPINCHARAC : Equipement de caractérisation avancée ;
SPINTHEORY : Théorie et modélisation muti-échelle.
Grâce au PEPR SPIN, la forte dynamique de la spintronique ouvrira des perspectives entièrement nouvelles dans les domaines du calcul, de l’IoT, des télécommunications, de la logique reprogrammable et des composants IA ; domaines répondant à des enjeux forts de souveraineté en technologie de l’information, de la sécurité, de l’énergie et de la santé, ou bien sur les marchés de la défense, du nucléaire ou encore de l’aérospatial »
ont souligné les directeurs
du PEPR SPIN, Lucian Prejbeanu et Vincent Cros, respectivement du CEA et du CNRS.
L’Etat consacre 3 milliards d’euros de France 2030 pour la recherche à travers des programmes de recherche ambitieux (les PEPR), portés par les institutions de recherche pour consolider le leadership français dans des domaines clés ; liés ou susceptibles d'être liés à une transformation technologique, économique, sociétale, sanitaire ou environnementale, et qui sont considérés comme prioritaires au niveau national ou européen.
L’Agence nationale de la recherche (ANR) est l’opérateur des PEPR pour le compte de l’Etat.