Depuis sa naissance en Europe à la fin des années 1980 (voir encadré ci-dessous), la spintronique fait preuve d’un dynamisme exceptionnel sur le plan fondamental et présente plus que jamais d’importantes perspectives dans les technologies de l’information et de la communication. Son histoire est jalonnée de nombreuses découvertes marquantes et porteuses d’applications, parmi lesquelles il faut citer l’enregistrement magnétique pour les disques durs d’ordinateurs.

Aujourd’hui, la spintronique est en train d’entrer en force dans l’industrie microélectronique avec le lancement en production industrielle chez tous les acteurs majeurs du domaine (Samsung, TSMC, INTEL, Global Foundries) d’un nouveau type de mémoires magnétiques – les MRAM (Magnetic Random Access Memory) – offrant aux circuits électroniques de nouvelles fonctionnalités et des performances améliorées, en particulier en termes de consommation électrique.

Le portefeuille européen de brevets en électronique de spin est très solide, avec plusieurs brevets clés sur les technologies de capteurs de champs magnétiques et de MRAM, basés sur l'excellence européenne en recherche fondamentale. Il a permis le lancement de plusieurs spin-off ou start-up :
Mémoires : Crocus Technology, Antaios,
Composants radiofréquence : NanOsc ABs,
Capteurs magnétiques : Crocus Technology, Crivasense, Magnomics,
Machines de dépôt pour matériaux magnétiques : Singulus,
Instruments de tests de dispositifs spintroniques : HProbe.

Ces retombées industrielles en Europe restent cependant modestes si on les compare à celles que connaissent l’Asie et les États-Unis.

Promouvoir en Europe la recherche d’excellence en spintronique et tout le potentiel d’innovations qu’elle porte, telle est l’ambition du consortium européen SpintronicFactory, créé en 2016. Le consortium publie sa vision de la feuille de route de la spintronique applicative dans une revue de Nature Electronics.

Pour les mémoires, les défis identifiés concernent la réalisation de puces des très hautes densités par le développement de solutions disruptives d’inspiration 3D, ainsi que la réduction de la consommation électrique par la mise en œuvre d’effets fondamentaux d’interface, moins énergivores, utilisant le couplage quantique spin-orbite ou le contrôle par tension électrique des propriétés magnétiques sans passage de courant électrique.

Les défis liés aux capteurs reflètent les besoins très diversifiés de ce marché, et reposent sur l’amélioration de la sensibilité, la gamme de mesure du champ magnétique et des architectures innovantes de capteurs. Aujourd'hui, les principaux marchés concernent les téléphones intelligents (magnétomètres 3D / boussoles numériques), le secteur automobile (capteurs de position linéaire ou angulaire, de vitesse), les capteurs de courant et de puissance, les scanners. De nouvelles applications font leur apparition dans l'Internet des objets (IOT) et les domaines du biomédical avec le développement de dispositifs fiables à faible consommation sur silicium ou substrats souples.

La spintronique peut apporter beaucoup aussi dans le domaine des technologies radiofréquence et THz. En effet, un courant électrique continu peut être utilisé pour générer des oscillations radiofréquences d’aimantation et réciproquement des excitations radiofréquences peuvent être converties en tension continue. Ces fonctions d’oscillateur et de diode sont intéressantes pour les composants télécoms. Les preuves de concept ont été démontrées, il faut maintenant permettre leur intégration concrète dans différents domaines applicatifs, en particulier les télécommunications compactes et basse consommation, les applications THz (imagerie, sécurité), les micro-récupérateurs d’énergie, l’intelligence artificielle.

Enfin, de manière plus prospective, des jalons sont proposés pour démontrer le potentiel applicatif de la spintronique pour réaliser directement le traitement de l’information en utilisant le spin de l’électron et non seulement sa charge électrique, permettant de réduire encore la consommation des circuits électroniques ou d’introduire de nouvelles fonctionnalités. Les défis identifiés relèvent en particulier de l’efficacité des conversions entre courant de spin et courant de charge dans les nouveaux concepts.

Relever ces différents défis nécessitera des progrès dans la maîtrise de matériaux non-conventionnels, de leurs interfaces dont souvent dépendent les fonctionnalités spintroniques, leur nanofabrication et leur mise en œuvre dans des lignes de production, incluant leur métrologie spécifique. Des développements devront également être menés en simulation numérique, allant de l’intégration de nouveaux effets dans des codes multiphysiques, à des approches multi-échelle allant de l’atome aux systèmes.