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Deux bits par cellule mémoire pour le successeur de la mémoire Flash ?

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Une mémoire à changement de phase - PRam - est en cours de mise au point chez Intel et STMicroelectronics. Cette famille de circuits, déjà connue, est candidate à la succession de la mémoire Flash. Ce nouveau prototype à quatre états apporte des performances inédites.

A la conférence IEEE sur les composants électroniques (ISSCC), Intel vient de présenter un prototype de mémoire à changement de phase (PRamPhase-change Ram) aux performances étonnantes. Dans une PRam, l'information est mémorisée non pas par une charge électrique comme dans une mémoire Flash mais par le changement de phase d'un matériau (un chalcogénure). Dans les circuits de ce genre déjà réalisés (Intel, STMicroelectronics et Samsung savent déjà les produire), le matériau existe sous deux formes, cristalline et vitreuse. Le passage de l'une à l'autre s'effectue par un changement de température précisément contrôlé. Les formes cristalline et vitreuse ayant des résistivités différentes, la lecture s'effectue facilement par le passage d'un courant électrique. Le même phénomène est utilisé sur les DVD réinscriptibles RW, à la différence que les états vitreux et cristallin sont distingués par ses propriétés optiques.

Dans la nouvelle mémoire présentée par Intel et STMicroelectronics, le matériau stockant l'information est le GST, un mélange de germanium (Ge), d'antimoine (Sb) et de tellure (Te). Ce verre bien connu sert également pour les DVD réinscriptibles. La surprise vient de l'affirmation des représentants d'Intel lors de leur présentation à l'ISSCC : ce matériau peut exister sous quatre phases, deux états supplémentaires étant accessibles entre la phase vitreuse et la phase cristalline. Un chauffage particulier, en température et en durée, permet de figer le verre dans l'un des quatre états. Les deux industriels y parviennent en faisant appel à un subtil algorithme modifiant la température lors du chauffage de chaque cellule. La lecture de la résistance permet ensuite de les distinguer.

Dans chaque cellule mémoire, un dispositif de chauffage (la colonne verticale grise sur cette image) élève brutalement la température du verre (GST), ce qui en change la phase. On voit ici une partie du GST sous forme vitreuse (α-GST) et cristalline (X-GST). © Intel

Deux bits au lieu d'un

Voilà donc une cellule mémoire capable de mémoriser quatre chiffres de 0 à 3, alors que toutes les mémoires du monde enregistrent deux états, traduits par 0 et 1. La cellule d'Intel et STMicroelectronics enregistre donc deux bits au lieu d'un, apportant un doublement de la capacité à surface égale. Ce gain d'un facteur deux donnerait à la PRam un avantage décisif par rapport à la mémoire Flash (celle des clés USB et des cartes mémoires type SD Card), à laquelle on espère trouver un successeur, qui devrait être plus rapide que la Flash, d'une densité suffisante (en quantité de mémoire par unité de surface), peu gourmand en électricité et d'un prix de revient réduit.

Plusieurs candidats sont sur les rangs, comme la mémoire magnétique (MRam) ou la ReRam, mais aucun n'a encore dépassé le stade du laboratoire, ce qui fait dire à certains que la mémoire Flash est là pour une dizaine d'années encore...