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L'espoir d'une mémoire permanente pour les ordinateurs

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Permanente comme un disque dur mais rapide comme une mémoire vive : une découverte majeure laisse espérer pour bientôt cette mémoire idéale.

Des chercheurs britanniques ont trouvé le moyen de contrôler électriquement l'orientation d'un minuscule champ magnétique perpendiculaire à une surface. Enoncée ainsi, cette découverte peut sembler anecdotique mais l'article publié dans les prestigieuses Physical Review Letters par une équipe de scientifiques venant de trois universités, Bath, Bristol et Leeds, fera sans doute date dans l'histoire de l'informatique.

Leur prototype de mémoire ressemble à une puce classique mais ses informations, enregistrées magnétiquement, sont conservées hors de toute alimentation électrique. Le principe évoque celui du disque dur. Mais sur ce dernier, les données sont stockées sur la surface et il faut pour les lire ou les écrire promener une tête sensible aux champs magnétiques. La densité ainsi que la vitesse de lecture et d'écriture sont limitées. Il serait impossible de travailler directement sur un disque dur et un ordinateur ne peut donc se passer des mémoires Ram (Random Access Memory), volatiles mais rapides.

L'électronique de spin

Depuis des années, les scientifiques cherchent à rendre permanente l'information stockée dans une puce. La mémoire Flash (comme celle des clé USB) pourrait être une candidate mais elle est trop lente pour servir de mémoire vive à un ordinateur. Un espoir est venu d'une discipline nouvelle, la spintronique, permettant de contrôler une propriété des électrons, appelée spin, un phénomène quantique que l'on assimile à une faible aimantation pouvant prendre deux orientations opposées. Les têtes de lecture de nos disques durs l'utilisent déjà.

Pourrait-on modifier localement, sur une très petite surface, le spin d'un matériau intégré dans une puce ? Pourrait-on lire et écrire rapidement l'information ? A ces deux questions, la triple équipe britannique a répondu oui. Leur matériau est constitué d'une couche de cobalt insérée entre deux couches de platine. Au sein de ce sandwich, les scientifiques ont trouvé le moyen d'orienter le champ magnétique dans l'épaisseur de la couche, réduite à quelques atomes. Après un traitement utilisant un faisceau focalisé d'ions de gallium, le spin du cobalt est figé et ne peut donc plus prendre que deux orientations, vers le bas ou vers le haut.

Dans le circuit prototype, une très fine couche de cobalt, maintenue entre deux couches de platine, est soumise à un faisceau (FIB, Focused ions beam) d'ions gallium (Ga+). Le champ magnétique de la zone est alors figé et son spin peut être modifié pour inscrire un « o » ou un « 1 ». Crédit : A. Aziz et al.

« Cela ne marchera jamais »

Les physiciens ont ensuite démontré que cette orientation pouvaient être déterminée par mesure de la résistance électrique locale et modifiée par une courte impulsion électrique. Voilà de quoi lire et enregistrer une information binaire. On a donc une mémoire ! Simon Bending, l'un des auteurs, explique que ces résultats « suggèrent une nouvelle voie pour réaliser des puces à mémoire magnétique qui ne perdraient pas les informations quand l'alimentation est coupée » et dans lesquelles « les données seront écrites et lues très rapidement en utilisant simplement un courant électrique ». Et d'ajouter : « nous sommes d'autant plus satisfaits de nos résultats qu'on nous avait prédit au début que notre approche n'aboutirait probablement à rien... »

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