Une mémoire flash qui va continuer à rétrécir

Des chercheurs de l'Université de Californie à Los Angeles et l'un des plus grands fabricants de mémoire informatique, Samsung, ont créé un nouveau type de mémoire flash qui utilise du graphène, des feuilles de carbone pur de l'épaisseur d'un atome, ainsi que du silicium pour stocker des informations.

L'incorporation de graphène pourrait aider à étendre la viabilité de la technologie de mémoire flash pour les années à venir et permettre aux futurs appareils électroniques portables de stocker beaucoup plus de données.

Les fabricants de puces regroupent des quantités croissantes de données dans la même zone physique en miniaturisant les cellules de mémoire utilisées pour stocker des bits individuels. À l'intérieur des lecteurs flash d'aujourd'hui, ces cellules sont des transistors à grille flottante à l'échelle nanométrique. Ces dernières années ont vu la miniaturisation rapide des cellules flash, permettant par exemple à l'iPhone 4 de stocker deux fois plus de données que l'iPhone 3. Mais en dessous d'une certaine taille de cellule, le silicium devient moins stable, ce qui a le potentiel d'arrêter le marche de la miniaturisation.

Une technologie à base de graphène comme celle-ci a démontré que l'équipe de l'UCLA et Samsung pouvaient laisser la mémoire flash continuer à diminuer. Les prototypes d'appareils du groupe sont décrits en ligne dans la revue ACS Nano .

Nous ne remplaçons pas totalement le silicium, mais utilisons le graphène comme couche de stockage, déclare Augustin Hong, qui a travaillé sur les appareils à l'UCLA et est maintenant membre du personnel de recherche du Watson Research Center d'IBM. Nous utilisons le graphène pour aider à étendre les capacités de la technologie conventionnelle.

Les prototypes de mémoire flash au graphène peuvent être lus et écrits en utilisant moins d'énergie que la mémoire flash conventionnelle, et ils peuvent stocker des données de manière plus stable dans le temps, même lorsqu'ils sont miniaturisés. Les chercheurs de l'UCLA ont également démontré qu'ils répondent à la norme de l'industrie de la conservation des données projetée sur 10 ans. Plus important encore, les cellules mémoire au graphène n'interfèrent pas électriquement les unes avec les autres, un problème avec les cellules flash conventionnelles car elles sont plus petites, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement.

D'autres chercheurs travaillent sur de nouveaux types de mémoire informatique qui promettent de contenir plus de données. Cependant, bon nombre de ces alternatives nécessitent des matériaux exotiques et des procédés de fabrication totalement nouveaux. Le remplacement du silicium par du graphène dans les cellules de mémoire flash pourrait fournir une solution plus simple et plus pratique, du moins à court terme.

Les cellules de mémoire flash en graphène fonctionnent mieux en raison de la structure chimique et des propriétés électriques inhabituelles du matériau, selon Kang Wang , professeur de génie électrique à l'UCLA, qui a dirigé les travaux. Une partie du problème avec le flash à base de silicium est qu'à mesure que les cellules de mémoire deviennent plus petites, les grilles des transistors doivent être plus épaisses par rapport au reste du circuit afin de stocker une charge suffisante, et ces cellules à grille épaisse ont tendance à interférer avec leurs voisines. . Parce que les portes en graphène sont ultrafines, dit Wang, elles n'interfèrent pas les unes avec les autres. Le graphène peut également contenir beaucoup plus de charge que le silicium sans qu'il ne s'échappe - un autre problème avec le flash conventionnel car les cellules sont miniaturisées.

Jusqu'à présent, les cellules de mémoire flash au graphène que les chercheurs ont fabriquées sont relativement grandes, de l'ordre de dix micromètres. Mais le graphène, contrairement au silicium, n'a pas de propriétés physiques connues qui entraîneraient une baisse des performances car les appareils sont miniaturisés. Les résultats de leur simulation suggèrent que les appareils fabriqués en graphène peuvent être réduits à une dizaine de nanomètres, selon Barbaros Ozyilmaz , professeur adjoint de physique à l'Université nationale de Singapour, qui n'était pas impliqué dans la recherche. Le flash conventionnel devrait devenir instable en dessous d'environ 22 nanomètres.

Wang dit que les chercheurs construisent maintenant des cellules de graphène plus petites à tester. Son groupe a collaboré avec des chercheurs de Samsung sur le projet et discute avec Micron de la commercialisation.

Une question est de savoir quand commencer à mettre du graphène sur une chaîne de traitement commerciale, dit Wang. La fabrication de semi-conducteurs est un processus extrêmement bien contrôlé - des défauts à l'échelle d'atomes isolés peuvent transformer une puce haute performance en déchets - l'introduction d'un nouveau matériau prend donc beaucoup de temps et de soin.

Wang dit qu'en théorie, il ne devrait pas être difficile d'ajouter du graphène aux puces, car le matériau est relativement stable et peut être cultivé sur des plaquettes en utilisant des processus déjà courants dans les usines de fabrication de puces.

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