Hard du Hard • Technologies de Mémoires — partie 2/3

La mram : la révolution qui ne voulait pas avoir lieu

Alors quoi, on ne connait aucune méthode douce pour laisser passer ou non des électrons sans sacrifier la durabilité de l'information ? Mais si ! Rappelez-vous le dernier article sur la magnétorésistance géante ! La MRAM est une famille de technologies qui tendent à utiliser les propriétés magnétiques de spin des couches minces pour stocker l'information.

Pour orienter le spin de la couche libre, on va avoir plusieurs possibilités :

• FD-MRAM : on applique un champ magnétique dans la cellule.
• SOT-MRAM et STT-MRAM : on utilise directement le courant pour piloter la valve de spin

Le fonctionnement d’une cellule MRAM

La FD-MRAM existe déjà, mais n'est pas terrible. Peu dense, pas rapide et sensible à la température, elle a été commercialisée par Freescale, qui a fini par s'en débarrasser. Les STT et SOT-MRAM sont bien plus prometteuses, car pouvant être bien plus rapides et moins consommatrices, au point de rivaliser avec la DRAM. Le problème, c'est que les SOT et STT MRAM sont difficiles à industrialiser en technologie silicium. Pour l’instant, seul TSMC en propose dans certaines puces qui équipent des montres connectées.

Il y a d'autres technologies de mémoires non volatiles, notamment la FeRAM, qui stocke l'état d'une DRAM dans l'hystérésis d'une cellule ferromagnétique plutôt que dans une résistance variable. Ces technologies de mémoire font partie de ce qu'on appelle les technologies dérivées, ou du « More than Moore », car elles incluent des structures et des matériaux absents des intégrations CMOS classiques. L'intégration de matériaux ou de structures exotiques dans le procédé de fabrication de puces CMOS est quelque chose de compliqué. Pour les PCM et les MRAM, c'est fait. Pour les OxRAM, ça le sera bientôt.

Mais en plus de proposer un compromis différent entre volatilité et vitesse, ces mémoires non volatiles sont pressenties pour former ce qu'on appelle les réseaux neuromorphiques. Les réseaux neuromorphiques, c'est cette branche de la recherche en intelligence artificielle qui consiste à réaliser des puces s'inspirant directement du fonctionnement neuronal. Lors de l'apprentissage chez l'humain, des connexions entre neurones se créent, mais surtout se coupent. Les mémoires non volatiles résistives, principalement les OxRAM, pourraient servir à imiter ce fonctionnement au sein d'une puce. C'est un axe de recherche important. Aujourd'hui, la recherche en IA se fait sur du matériel "standard", émulant logiciellement l'apprentissage et en enregistrant cet apprentissage. Les réseaux neuromorphiques permettraient de faire matériellement ce travail à la place, comme notre propre cerveau le fait.

Et contrairement à beaucoup trop de technologies dérivées, on sait intégrer les PRAM, les MRAM et bientôt les OxRAM sur des nœuds technologiques qui ne sont pas obsolètes, comme le 28nm CMOS. Loin d'être des curiosités de labo, les concepteurs de puces peuvent donc imaginer des designs à l'état de l'art, ou presque. Ces mémoires représentent déjà 0.5% du marché des mémoires pour 600 millions d'euros de taille de marché, soit autant que les SRAM et presque autant que les EEPROM. Et des analystes prévoient des croissances de plus de 50% annuellement avec l'industrialisation des nouvelles technologies.

Bref, on n'en voit pas le bout, et il y a fort à parier que le marché de la mémoire finira à terme bien plus diversifié qu'actuellement.