Mémoire Memristor prête pour la production

HP a commencé à tester des échantillons d'un nouveau type de mémoire non volatile basée sur des memristors, des éléments de circuit beaucoup plus petits que les transistors utilisés dans la mémoire flash. La société prévoit de lancer le premier produit commercial de mémoire memristor dans trois ans.

Memoire à long terme: Chacun des points blancs de cette image de microscopie à force atomique est un memristor de 50 nanomètres de diamètre.

HP s'attend à ce que sa technologie de mémoire memristor évolue mieux que le flash et espère offrir un produit avec une densité de stockage d'environ 20 gigaoctets par centimètre carré en 2013, soit le double du stockage que le flash devrait offrir à ce moment-là. Le déménagement sera un terrain d'essai important pour les memristors ; la fiabilité et les performances de ces composants, fabriqués pour la première fois par HP Labs en 2008, restent en grande partie à prouver.

R. Stan Williams , chercheur principal chez HP et directeur du laboratoire d'information et de systèmes quantiques de l'entreprise, a déclaré que son groupe testait le premier lot d'échantillons de dispositifs de mémoire à memristor fabriqués dans une usine de semi-conducteurs non divulguée. Les échantillons de matrices de memristors sont construits sur des plaquettes de silicium standard de 300 millimètres.

Les memristors sont des dispositifs à l'échelle nanométrique avec une résistance variable et la capacité de mémoriser leur résistance lorsque l'alimentation est coupée. HP les fabrique à l'aide de techniques de lithographie conventionnelles : pose d'une série de nanofils métalliques parallèles, enduction des fils d'une couche de dioxyde de titane de quelques nanomètres d'épaisseur, puis pose d'un deuxième réseau de fils perpendiculairement au premier. Les points où les fils se croisent sont les memristors, et chacun peut être aussi petit qu'environ trois nanomètres. Cette structure cross-bar permet également d'emballer les memristors dans des matrices très denses.

Les mémoires flash et memristor sont non volatiles, ce qui signifie qu'elles conservent les données même lorsque l'alimentation est coupée. Flash a cependant quelques limites. Il ne peut supporter qu'environ 100 000 cycles d'écriture de données et, comme tous les appareils basés sur des transistors au silicium, il se heurtera à des limites physiques car il est mis à l'échelle pour fabriquer des dispositifs de mémoire plus denses en stockage. Williams dit que la mémoire memristor peut supporter jusqu'à environ un million de cycles de lecture-écriture lors de tests en laboratoire. Nous pourrons évoluer plus rapidement et plus loin que le flash car le memristor est une structure très simple et il peut être empilé, dit Williams.

D'autres chercheurs sont prudemment optimistes quant à la promesse des memristors. Alors que les propriétés des matériaux du silicium sont bien connues, celles des matériaux utilisés pour fabriquer les memristors de Williams ne le sont pas, du moins jusqu'à présent.

Les principes fondamentaux expliquant pourquoi ces oxydes métalliques changent comme ils le font ne sont pas bien compris, dit Curt Richter , chef du projet de métrologie des dispositifs nanoélectroniques au National Institute of Standards and Technology (NIST) à Gaithersburg, MD. Une meilleure compréhension des propriétés fondamentales des matériaux des oxydes métalliques utilisés pour fabriquer les memristors sera essentielle pour garantir que les puces contenant des milliards de dispositifs fonctionnent de manière fiable pendant 10 ans.

Le transfert de la technologie aux installations de fabrication pourrait grandement contribuer à combler ce manque de connaissances. Une fois que vous avez le fabuleux, c'est un tout nouveau jeu, dit Dmitri Strukov , professeur de génie électrique et informatique à l'Université de Californie à Santa Barbara, qui développe des memristors dans son laboratoire.

Cela pourrait également aider les efforts visant à développer des circuits logiques à memristors, explique Richter. Les memristors ont fait l'objet de beaucoup d'intérêt car, en théorie, ils sont capables d'une activité analogue à ce qui se passe dans une synapse dans le cerveau humain. Jusqu'à présent, cependant, toutes les démonstrations expérimentales de memristors ont été accomplies en les forçant à se comporter davantage comme des transistors. Au lieu de basculer entre des centaines d'états, ces memristors ont été conçus pour basculer entre deux états avec une résistance élevée et faible - un zéro numérique et un.

Cette semaine, dans le journal La nature , Williams et ses collègues ont signalé un grand pas en avant pour la logique memristor avec la fabrication de circuits capables d'une logique booléenne complète. Les circuits sont toujours numériques, mais Williams dit que son équipe a montré que tout ce qui peut être calculé sur du silicium peut être fait avec des memristors, et dans un espace plus petit. Démontrer la logique numérique avec les appareils est une première étape importante vers une informatique plus exotique, explique Strukov.

Les circuits memristors rapportés dans La nature sont également capables à la fois de mémoire et de logique, des fonctions qui sont effectuées dans des appareils séparés dans les ordinateurs d'aujourd'hui. La majeure partie de l'énergie utilisée pour le calcul aujourd'hui est utilisée pour déplacer les données entre le disque dur et le processeur, explique Williams. Un futur dispositif à base de memristors qui fournirait les deux fonctions pourrait économiser beaucoup d'énergie et aider les ordinateurs à continuer à aller plus vite, même si le silicium atteint ses limites physiques.

Pour l'instant, cependant, la société s'efforcera de surmonter les défis de fabrication potentiels qui surviennent lors du développement de memristors pour la mémoire non volatile. Les memristors sont des dispositifs passifs qui doivent être construits sur des transistors au silicium traditionnels qui servent à introduire de l'énergie dans le système. Cette complexité pourrait être un obstacle, dit Pinaki Mazumder , professeur de génie électrique et d'informatique à l'Université du Michigan. À mesure que vous introduisez davantage de masques [lithographiques], cela pourrait avoir un effet négatif sur les rendements, car vos risques d'erreurs augmentent, dit-il.

Malgré ces défis, Williams dit qu'il est temps pour les memristors de se développer. Nos résultats de laboratoire ont été bons, et il est temps de tester les memristors dans l'usine.

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