Mémoire de polymère

Alors que les fabricants de puces électroniques continuent de tirer de plus en plus du silicium, les améliorations les plus spectaculaires de l'industrie électronique pourraient provenir d'un matériau totalement différent : le plastique. Des laboratoires du monde entier travaillent sur des circuits intégrés, des écrans pour appareils portables et même des cellules solaires qui reposent sur des polymères conducteurs d'électricité, et non sur du silicium, pour des composants électroniques bon marché et flexibles. Aujourd'hui, deux des principaux fabricants mondiaux de puces s'affrontent pour développer un nouveau stock pour cet arsenal microélectronique en plastique : la mémoire polymère.

Advanced Micro Devices de Sunnyvale, Californie, travaille avec Coatue, une startup de Woburn, MA, pour développer des puces qui stockent des données dans des polymères plutôt que dans du silicium. La technologie, selon Andrew Perlman, PDG de Coatue, pourrait conduire à une alternative moins chère et plus dense aux puces de mémoire flash, le type de mémoire utilisé dans les appareils photo numériques et les lecteurs MP3. Pendant ce temps, Intel collabore avec Thin Film Technologies à Linkping, en Suède, sur une mémoire polymère similaire à haute capacité.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de septembre 2002

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La microélectronique polymère est potentiellement beaucoup moins chère à fabriquer que les dispositifs en silicium. Au lieu d'un équipement de fabrication de plusieurs milliards de dollars qui grave des circuits sur une plaquette de silicium, les fabricants pourraient éventuellement utiliser des imprimantes à jet d'encre pour pulvériser des circuits de polymère liquide sur une surface. La mémoire polymère est dotée d'un avantage supplémentaire : contrairement à la mémoire de votre PC, elle conserve les informations même après la mise hors tension. Une telle mémoire non volatile offre des avantages potentiels - notamment la perspective de ne jamais avoir à attendre qu'un PC démarre - et un certain nombre de chercheurs travaillent sur diverses approches (voir Magnetic Random-Access Memory, TR juillet/août 2002). Mais la mémoire polymère pourrait potentiellement stocker beaucoup plus de données que d'autres alternatives non volatiles.

La mémoire polymère stocke les informations d'une manière totalement différente de celle des dispositifs au silicium. Plutôt que de coder des zéros et des uns en tant que quantité de charge stockée dans une cellule, les puces de Coatue stockent des données basées sur la résistance électrique du polymère. En utilisant une technologie sous licence de l'Université de Californie à Los Angeles et de l'Académie des sciences de Russie à Novossibirsk, Coatue fabrique chaque cellule mémoire sous la forme d'un polymère pris en sandwich entre deux électrodes. L'application d'un champ électrique à une cellule abaisse la résistance du polymère, augmentant ainsi sa capacité à conduire le courant ; le polymère maintient son état jusqu'à ce qu'un champ de polarité opposée soit appliqué pour élever sa résistance à son niveau d'origine. Les différents états de conductivité représentent des bits d'information.

Les cellules mémoires en polymère de Coatue ont environ un quart de la taille des cellules en silicium conventionnelles. Et contrairement aux dispositifs en silicium, les cellules polymères peuvent être empilées pour produire une structure tridimensionnelle. Cette architecture pourrait se traduire par des puces mémoire avec plusieurs fois la capacité de stockage de la mémoire flash. D'ici 2004, Coatue espère avoir sur le marché des puces mémoire pouvant stocker 32 gigabits, surpassant ainsi la mémoire flash, qui devrait alors contenir environ deux gigabits.

Mais transformer la mémoire polymère en un produit commercial ne sera pas facile. Les technologies de mémoire rivalisent non seulement sur la capacité de stockage, mais aussi sur la vitesse, la consommation d'énergie et la fiabilité. La difficulté est de répondre à toutes les exigences des puces mémoire en silicium actuelles, explique Thomas Theis, directeur des sciences physiques au Watson Research Center d'IBM à Yorktown Heights, NY. Tant que les nouveaux matériaux de mémoire ne seront pas en mesure de rivaliser avec les hautes performances du silicium, note Theis, ils seront probablement limités à des applications de niche.

Une utilisation probable est dans l'électronique jetable, où le coût, plutôt que la performance, est le facteur décisif. Des chercheurs des laboratoires Bell de Lucent Technologies travaillent sur des dispositifs de mémoire en polymère à utiliser dans les étiquettes d'identification. La mémoire polymère fabriquée aux Bell Labs est encore relativement lente par rapport aux normes du silicium, et la capacité prévue n'est que de l'ordre d'un kilobit. Mais, déclare Howard Katz, chimiste de Bell Labs, les dispositifs de mémoire en polymère flexibles et peu coûteux pourraient être très attrayants pour, par exemple, des étiquettes d'identification destinées à être jetées après quelques utilisations.

À mesure que la technologie des mémoires polymères progresse, elle pourrait ouvrir la voie à des ordinateurs entièrement constitués de composants électroniques en plastique, de l'écran à la puce logique. Cela peut être dans des décennies, mais alors que les chercheurs repoussent les limites des polymères, la vision semble moins farfelue. Et à court terme, Coatue affirme que sa mémoire polymère pourrait être intégrée à l'infrastructure silicium existante. La révolution a déjà commencé, déclare le chimiste du MIT Tim Swager, conseiller scientifique de Coatue.

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