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Mémoire à changement de phase : les SSD de demain ?

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Une université américaine vient de présenter Onyx, un prototype de SSD, disque dur à mémoire, réalisé à l'aide de mémoires à changement de phase, ou PCM, ou PRam. Il reste encore des progrès à faire pour ce successeur désigné - parmi d'autres - de la mémoire Flash, mais dont la commercialisation a déjà commencé.

Seize barrettes PCM installées dans un PC, apportant 10 Go. On est encore loin de la miniaturisation d'une clé USB... © Non-Volatile Systems Laboratory

Mémoire à résistance (ReRam), mémoire magnétique (MRam), mémoire à changement de phase (PRam, ou PCM) voire mémoire à nanotubes : les technologies se bousculent pour remplacer un jour les DRam de la mémoire vive (et volatile) des ordinateurs, par des mémoires permanentes. La PRam semble bien placée dans la course puisque Samsung a déjà réalisé des puces commercialisées l'an dernier et offrant 512 Mo. IBM travaille également sur de tels composants tandis qu'Intel et STMicroelectronics en sont déjà à tenter, au laboratoire, la fabrication des mémoires dont les cellules peuvent prendre quatre états et donc mémoriser deux bits.

Ces circuits sont pour l'instant utilisables en tant que mémoires internes permanentes. Le processeur peut à tout moment atteindre, pour lire ou écrire (on dit « adresser ») n'importe quelle cellule mémoire. Ils sont d'ailleurs de type « Nor », pour « non ou », en algèbre booléen, ce qui désigne un type de porte logique. Ces mémoires conviennent bien, par exemple, pour installer les logiciels systèmes des appareils mobiles.

Les mémoires des cartes SD, des SSD (Solid State Disk) et des clés USB, elles, s'écrivent et se lisent comme un disque dur, en transférant des séries de données. Elles sont pour la plupart de type Nand (« non and », soit « non et »). C'est ce genre de mémoire de masse, mais de type Nor, que vient de réaliser l'équipe de Steven Swanson, au Non-Volatile Systems Laboratory, à l'Université de Californie San Diego, à l'aide de PCM (Phase-Change Memory). Baptisé Onyx, leur carte mémoire est un circuit de grande taille, complet, fonctionnel et qui se connecte au standard PCI sur un ordinateur classique. Il est vu par le PC comme un SSD. Le circuit décrit par l'équipe apporte 10 Go. Il a été réalisé avec des cellules mémoire produites par la société Micron.

Une barrette mémoire PCM au format DIMM. © Non-Volatile Systems Laboratory

Progrès nécessaires

Rappelons qu'une mémoire à changement de phase enregistre l'information dans un matériau vitreux qui peut devenir cristallin sous l'effet d'une impulsion électrique. Le procédé est semblable à celui des DVD-RW mais sur les disques optiques, l'information est lue à l'aide d'un rayon laser, l'état vitreux ou cristallin se traduisant par des réflectivités différentes. Dans une mémoire, c'est la différence de résistivité qui est utilisée, la différence de résistance indiquant si la cellule mémoire contient un 0 ou un 1.

D'après les premiers tests, les performances d'Onyx sont encore insuffisantes. Les auteurs expliquent que ce SSD à PCM allège le travail du processeur de 20 à 51 % par rapport aux SSD actuels du commerce. Pour la lecture, Onyx les « surpasse » en vitesse. Mais pour l'écriture, cela dépend... Pour des petits blocs de données, le SSD expérimental se révèle plus rapide « de 72 à 120 % » mais le débit s'écroule pour les blocs de plus grandes tailles. Conclusion optimiste des auteurs : les performances de la première génération de SSD à PCM sont déjà presque au niveau des actuelles mémoires Flash et il n'y a donc pas de doute que les modèles à venir les surclasseront nettement « pour de nombreuses applications ».