L'informatique de demain pourra stocker les données sur un seul type de mémoire. Fini la mémoire vive d'un côté, et le disque dur de l'autre, tout sera enregistré sur le même support. © Samsung
Tech

UltraRAM : la mémoire universelle se précise

ActualitéClassé sous :technologie , mémoire à changement de phase , PRam

C'est l'un des enjeux de l'informatique de demain : créer une mémoire vive non volatile, capable à la fois de stocker des données sur le long terme mais aussi d'être ultra-rapide pour le lancement de logiciels et d'applications et la création de fichiers. Des chercheurs de l'université de Lancaster ont peut-être trouvé la formule magique avec l'UltraRAM.

Les ordinateurs utilisent deux types de mémoire: la mémoire vive, ou RAM, qui représente la mémoire de travail ; et une mémoire de stockage de type disque dur et Flash. La première est très rapide, mais aussi très volatile, et nécessite d'être constamment rafraîchie pour ne pas être perdue. La seconde conserve les données lorsqu'elle n'est pas alimentée, mais est beaucoup plus lente. En juillet 2019, un groupe de chercheurs de l’université de Lancaster en Angleterre avaient annoncé être parvenus à créer une mémoire universelle, combinant les avantages des deux.

Ces mêmes chercheurs viennent de publier un nouvel article sur IEEE.org qui détaille leurs avancées en la matière. Cette mémoire utilise les propriétés quantiques d'une structure à triple barrière à effet tunnel résonnant, ce qui permet de créer de la RAM non-volatile, ou NVRAM. Grâce à une simulation à température ambiante, ils ont pu mesurer la vitesse de fonctionnement ainsi que les voltages nécessaires. La non-volatilité est obtenue grâce aux décalages de bande passante d'InAs/AlSb, fournissant une large barrière d'énergie (2,1 eV) pour empêcher la fuite d'électrons et ainsi conserver les données.

Une mémoire très rapide et très basse consommation

La NVRAM fonctionne aussi rapidement pour la mémoire vive, avec un cycle de 10 nanosecondes, similaire au cycle de la DRAM habituellement utilisée. En plus d'être non-volatile, la lecture ne détruit pas les données, éliminant la nécessité de rafraîchir le contenu. La mémoire fonctionne avec un voltage beaucoup plus bas que la mémoire Flash, et pourrait résulter en des modules beaucoup plus basse consommation que ce qui existe actuellement.

Les simulations ont montré que cette mémoire devrait pouvoir être organisée en de grandes matrices, afin de produire des puces qui pourraient remplacer les technologies actuelles, que ce soit dans les ordinateurs et les smartphones. Les chercheurs ont baptisé leur découverte ULTRARAM, et la prochaine étape sera de trouver un doctorant leur permettant de développer leurs travaux, notamment pour la mise à l'échelle de leur innovation et la possibilité de créer des matrices pour des gravures sur silicium. Ce n'est qu'ensuite que l'on pourra envisager une intégration prochaine dans nos objets du quotidien.

Coupe transversale d'une structure à triple barrière à effet tunnel résonnant © Nature

 

Pour en savoir plus

Une mémoire vive universelle en préparation

Combiner la basse consommation de la mémoire vive et la robustesse de la mémoire flash, c'est l'objectif de ce nouveau type de mémoire développé par l'université de Lancaster. Le but est de créer un support de mémoire capable d'accéder instantanément aux données comme la mémoire vive, mais aussi de les conserver comme un disque dur.

Publié le 03/07/2019 par Fabrice Auclert

La plupart des appareils électroniques, notamment les ordinateurs et smartphones, utilisent deux types de mémoire. Une mémoire de stockage plutôt lente, comme les disques durs et la mémoire flash, et une mémoire de travail, la mémoire vive (RAM) très rapide, mais volatile. Les deux sont nécessaires car la première est trop lente pour stocker les informations en cours de traitement, contrairement à la seconde. Mais la mémoire vive perd tout son contenu lorsqu'elle n'est plus alimentée.

Des chercheurs de l'université de Lancaster, en Angleterre, viennent de mettre au point une mémoire universelle, suffisamment rapide pour être utilisée en tant que mémoire vive, mais non volatile. Elle présente aussi l'avantage d'une très faible consommation électrique.

Un fonctionnement plus rapide et des économies électriques importantes

Les chercheurs exploitent des propriétés de la physique quantique pour concilier la contradiction entre un fonctionnement basse tension et des données non volatiles, à la différence de la mémoire flash. Cette nouvelle invention présente également l'avantage que les données ne sont pas détruites lors de la lecture, à l'inverse de la mémoire vive.

Une telle avancée présente le potentiel d'une révolution dans le milieu informatique, tout d'abord en réduisant d'un cinquième la consommation électrique des centres de données. De plus, elle permettrait aux ordinateurs de ne plus avoir besoin d'un temps de démarrage, et qui pourraient basculer instantanément dans un état de veille prolongée, et en sortir tout aussi rapidement.


Avec la PCM, IBM fait un pas de plus vers une mémoire universelle

Big Blue a créé une mémoire à changement de phase (ou PCM pour phase change memory) combinant la vitesse et l'endurance de la DRam avec le faible coût de production de la mémoire flash. Ce compromis est un pas important vers la création d'une mémoire universelle qui doperait les performances de l'informatique grand public et professionnelle.

Publié le le 19/05/2016 par Marc Zaffagni

Un smartphone ou un ordinateur qui démarrent en quelques secondes, des algorithmes d'intelligence artificielle beaucoup plus rapides, des bases de données entières stockées en mémoire et accessibles presque instantanément. Voici ce que nous promet IBM Research grâce à l'avancée que ses scientifiques viennent de réaliser. Ils sont en effet parvenus à stocker trois bits de données sur une cellule de mémoire à changement de phase (PRamphase change Ram ou PCM, phase change memory), dépassant la limite qui prévalait jusqu'alors. En 2008, Intel et STMicroelectronics avaient présenté une PRam capable de stocker deux bits par cellule.

Pour résumer, on a ici une technologie de stockage de l'information numérique qui est un compromis entre la vitesse et l'endurance de la mémoire vive type DRam (Dynamic Random Access Memory) et le faible coût de production de la mémoire flash. La mémoire Ram est rapide, mais elle est volatile et onéreuse comparativement à la mémoire flash qui est en revanche moins performante. « Contrairement à la DRam, la PCM ne perd pas les données lorsqu'elle n'est plus alimentée et cette technologie peut supporter au moins 10 millions de cycles d'écriture comparée à une clé USB flash qui plafonne à 3.000 cycles », peut-on lire dans le communiqué de presse d'IBM.

Le principe de la mémoire à changement de phase a été posé à la fin des années 1960 par R.G. Neale, D.L Nelson et G.E. Moore (le cofondateur d'Intel). Cette technologie est employée depuis une quinzaine d'années par les disques optiques pour les CD, les DVD et les Blu-ray réinscriptibles. L'information est mémorisée non pas par une charge électrique comme dans une mémoire flash mais par le changement de phase d'un matériau, en l'occurrence un verre de chalcogénure.

Ce tableau créé par IBM montre les avantages cumulés qu’offre sa mémoire à changement de phase 3-bits (triple level cell PCM) par rapport aux autres technologies existantes : DRam, flash et la génération précédente de PRam (phase change memory PCM). © IBM Research

Pas encore de date de commercialisation

Ce dernier existe sous deux formes, vitreuse et cristalline. Le passage de l'une à l'autre forme se fait par un échauffement produit par des impulsions électriques (avec un laser dans le cas des disques optiques), l'opération représentant l'écriture d'un 0 ou d'un 1. Dans le cas de la PRam, la lecture de l'information se fait en mesurant la différence de résistivité entre les deux formes, ce qui indique si la cellule mémoire contient un 0 ou un 1.

Le problème est que le matériau est sujet à une « dérive » liée aux variations de température qui finissent par affecter la stabilité de la conductivité électrique. L'équipe d'IBM Research a réussi à identifier et à encoder ces variations ce qui permet de lire les 3 bits de données sans erreur, bien après leur écriture.

« Atteindre 3 bits par cellule est une étape importante, car à cette densité, le coût de la PCM sera nettement inférieur à la DRam et plus proche de la flash », explique le professeur Haris Pozidis qui dirige les travaux sur la mémoire non volatile pour IBM Research à Zurich (Suisse). Big Blue envisage que cette PRam puisse être utilisée comme source de stockage unique ou bien dans des configurations hybrides en conjonction avec de la mémoire flash.

Dans ce deuxième scénario, la PRam jouerait alors le rôle d'un cache ultra rapide, ce qui permettrait un accès à l'information à très haute vitesse. Haris Pozidis y voit un pas important vers la création d'une mémoire universelle susceptible de remplacer les mémoires flash, Ram et les disques durs. Pour autant, IBM ne s'avance pas encore sur une date de commercialisation.

Cela vous intéressera aussi
Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !