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Une percée dans la mémoire
Au cours de la dernière décennie, la mémoire flash a changé le paysage de l'électronique, nous offrant un stockage robuste dans de minuscules appareils tels que les iPods et les téléphones portables. Cependant, à mesure que la taille des puces diminue, les ingénieurs savent qu'il y aura des limites aux performances du flash et ils envisagent une technologie de remplacement appelée mémoire à changement de phase. Aujourd'hui, Intel a annoncé une avancée dans la recherche qui double la capacité de stockage d'une seule cellule de mémoire à changement de phase. Cette nouvelle approche est également implémentée dans la puce via des algorithmes afin qu'elle n'ajoute pas de coût au processus de fabrication de mémoire à changement de phase existant.
Beaucoup plus de mémoire : Une cellule mémoire (illustrée ci-dessus) dans une puce mémoire à changement de phase stocke des données en maintenant un état physique particulier ou l'orientation des atomes. Un élément chauffant dans la cellule (la ligne verticale sombre) chauffe le matériau afin qu'il puisse changer d'état. Auparavant, seuls deux états étaient utilisés. Intel a maintenant montré qu'il existe deux autres états distincts pouvant être utilisés pour stocker des données, doublant ainsi la capacité d'une cellule mémoire.
La mémoire à changement de phase diffère des autres technologies de mémoire à semi-conducteurs telles que la mémoire flash et la mémoire vive, car elle n'utilise pas d'électrons pour stocker les données. Au lieu de cela, il repose sur la propre disposition des atomes du matériau, connue sous le nom de son état physique. Auparavant, la mémoire à changement de phase était conçue pour tirer parti de deux états seulement : un dans lequel les atomes sont organisés de manière lâche (amorphe) et un autre dans lequel ils sont structurés de manière rigide (cristallin).
Mais dans un article présenté au Conférence internationale sur les circuits à semi-conducteurs à San Francisco, les chercheurs ont illustré qu'il existe deux autres états distincts qui se situent entre amorphe et cristallin, et que ces états peuvent être utilisés pour stocker des données.
Pour fabriquer leurs cellules mémoire, Intel et son partenaire ST Microélectronique utilisé un matériau appelé GST, un type de verre qui a des états physiques sensibles à la chaleur. Un minuscule élément chauffant, contrôlé par des algorithmes dans la puce, modifie l'état de la GST en chauffant une cellule mémoire jusqu'à ce qu'elle atteigne l'un des quatre états distincts. (Les systèmes plus anciens utilisaient la même approche mais ne fonctionnaient qu'avec deux états.) Le directeur de la technologie d'Intel, Justin Rattner, explique que les chercheurs ont utilisé de nouveaux algorithmes de programmation pour modifier la quantité de chaleur reçue par chaque cellule, contrôlant ainsi son état : nous pouvons le faire avec succès avec une matrice de taille raisonnable, et le faire à des vitesses commercialement viables, dit-il. La cellule est ensuite lue en mesurant sa résistance électrique entre deux électrodes. La résistance indique l'état de la cellule car chaque état a des propriétés électriques distinctes.
En ajoutant deux bits par cellule, Intel et ST Microelectronics ont mis la mémoire à changement de phase à égalité avec la technologie flash d'aujourd'hui, dit H.-S. Philippe Wong , professeur de génie électrique à l'Université de Stanford. Intel a déjà maîtrisé une astuce similaire avec la mémoire flash dans laquelle plus d'un bit peut être stocké par cellule de mémoire, dit-il, il s'agit donc d'une progression logique pour la mémoire à changement de phase. Il est plutôt important de développer cette technologie de stockage multi-bits, dit Wong. Si vous ne pouvez pas le faire, alors vous êtes désavantagé par un facteur de deux.
L'une des caractéristiques qui rend le changement de phase si convaincant en tant qu'alternative au flash est qu'il présente les mêmes avantages que le flash avec une vitesse plus rapide, explique Jim Handy , analyste à Analyse objective , une société d'études de marché sur les semi-conducteurs. Comme la mémoire flash, la mémoire à changement de phase est une mémoire non volatile qui peut stocker des bits même sans alimentation. Mais contrairement à la mémoire flash, les données peuvent être écrites dans les cellules beaucoup plus rapidement, à des vitesses comparables à celles de la mémoire vive dynamique et statique (DRAM et SRAM) utilisée dans tous les ordinateurs et téléphones portables aujourd'hui. À l'heure actuelle, explique Handy, les ingénieurs en informatique et en téléphones portables utilisent la DRAM ou la SRAM combinées à la mémoire flash. La DRAM et la SRAM sont utilisées pour lire et écrire des données rapidement ; le flash est utilisé pour stocker des données lorsque l'alimentation est coupée. Les fabricants de combinés sont enthousiasmés par la mémoire à changement de phase, dit Handy, car il semble qu'ils pourraient se débarrasser de deux des puces [flash et DRAM] et les remplacer par une puce de mémoire à changement de phase.
La mémoire à changement de phase a beaucoup progressé ces dernières années, ajoute Wong. Il y a quelques années, cela semblait prometteur, dit-il. Mais maintenant, ça va arriver. Il n'y a aucun doute là-dessus.