La vision du futur de la DRAM : vers de nouvelles technologies ?

Une nouvelle décennie est entamée, et certaines visions de l’informatique ont changé depuis 10 ans. Et l'une d'elles passe par les possibilités de miniaturisations des composants, qui atteignent des limites où nos connaissances actuelles de la physique ne permettent pas de descendre encore plus bas. Si certaines solutions sont envisagées, il convient tout de même de faire quelques points intéressants sur ce sujet, comme le propose Semi Engineering, afin d'envisager quelles seraient les prochaines opportunités pour faire évoluer notre mémoire vive informatique.

Vue simplifiée de la structure mémoire des cellules DRAM

Si plusieurs variantes de la DRAM existent - DDR, HBM, GDDDR, LPDDR... - elles reposent toutes sur un même concept, celui de stocker les données dans un condensateur de petite taille. Cette technologie permet un échange d'information très rapide et avec une endurance exceptionnelle, mais le prix à payer pour cela est une alimentation permanente des cellules afin de contenir les informations, ce qui empêche leur utilisation pour du stockage. C'est ce souci qui amène aux nouvelles évolutions dans le domaine, en cherchant à créer une mémoire non volatile et plus rapide. Si les solutions entre-deux existent, comme la 3DXpoint ou la MRAM, repenser la mémoire DRAM va plus loin que de l'améliorer, et le grand défi de cette décennie sera très certainement de revoir comment les architectures informatiques sont conçues et pensées face à de nouvelles applications comme le machine learning ou les IA.

Cependant, une même technologie revient encore sur la table pour améliorer en profondeur notre DRAM actuelle, il s'agit de l’utilisation de nanotubes de carbone. S'il y a 10 ans on en parlait déjà, un bond a été réalisé il y a peu par Nantero en réalisant des barrettes de NRAM - nom donné à cette variante - opérationnelles pour l'industrie. Leur premier client-cobaye est Fujitsu, mais qui préfère encore l'utiliser comme de la mémoire non volatile rapide, comme la 3DXpoint, pour des raisons uniquement économiques et non pas technologiques.

Afin de régler le problème de l'isolation des cellule mémoire, Nantero utilise des couches différente de nanotubes de carbone : une parfaitement alignée, et une autre en dépôt aléatoire

L'entreprise a en effet réussi là où certains grands noms comme Samsung ou IBM ont échoué, en contournant certains problèmes techniques liés à la construction des cellules mémoires en elles-mêmes. En utilisant deux types de nanotubes, l'entreprise a pu créer des cellules exploitables et productibles pour en faire de vraies puces, qui correspondent aux timing de la DDR4. Et même si la technologie n'en est qu'à ses débuts, les premiers résultats sont prometteurs, surtout au niveau de la densité des puces ou de leur endurance.

L'objectif actuel de Nantero est de rajouter le transistor de sélection directement dans la cellule, afin d'améliorer le timing et la densité des puces mémoires

Bien entendu, cela n'est qu'un début et il faudra encore attendre des années pour que cette technologie arrive dans nos PC, car il faudra qu'elle soit adoptée par l'industrie et certains fabricants, qui ne comptent pas abandonner leurs puces DRAM actuelles et leurs profits juteux. Il faudra aussi réussir à produire en masse ces puces et à les rendre performantes, surtout au niveau de la consommation. Mais ce qui était encore un fantasme il y a quelques années pourrait devenir une réalité d'ici peu, rendez-vous en 2030 pour le constat. (source : Semi Engineering)