Toshiba sortirait une STT-MRAM dans 3 ans

Toshiba a développé un nouvel élément magnétorésistant à effet tunnel (Magnetic Tunnel Junction) qui aurait d’excellentes propriétés. Ces résultats permettent d’envisager de nouvelles STT-MRAM (Spin-Transfer Torque- Magnetoresistive random access memory) de 1 Gb commercialisables dans trois à quatre ans, selon les propos de la firme rapportés par TechOn!. Ces STT-MRAM pourraient remplacer les modules de DRAM et SRAM utilisés comme mémoire cache dans les disques durs, les SSD ou les terminaux mobiles comme les tablettes et smartphones.

Une jonction tunnel magnétique est la fondation des STT-MRAM. Elle est composée de deux éléments ferromagnétiques qui sont séparés par une fine couche isolante. Toshiba n’a pas divulgué la composition exacte des éléments ferromagnétiques utilisés dans sa jonction. Les derniers travaux de l’institut japonais des sciences et technologies utilisaient un alliage de cobalt, fer et bore (CoFeB) et une couche isolante de ruthénium (cf. « Un module MRAM de plus d’1 Go »). Toshiba affirme que ses matériaux sont à base de cobalt et fer et il est permis de penser que les deux recherches sont proches.

Très schématiquement, la polarité de chaque élément ferromagnétique est déterminée par le spin de ses électrons. La jonction de Toshiba utilise une aimentation perpendiculaire, ce qui veut dire le mouvement de rotation des électrons, leur spin, est soit orienté vers le haut, soit vers le bas. Le STT (Spin-Transfer Torqueou transfert de spin en français)  est le phénomène utilisé pour écrire la cellule de mémoire. Elle consiste à envoyer un courant polarisé en spin au travers des matériaux ferromagnétiques. Concrètement, on envoie des électrons qui ont tous le même spin. En traversant les éléments ferromagnétique, ils vont changer la polarité de l'élément libre et ses électrons vont adopter le même spin que celui du courant polarisé. L'autre élément est piégé et n'est pas influencé.

Si le spin des électrons de l'élément libre est parallèle au spin des électrons de l’élément ferromagnétique en face de lui, la résistance entre les deux sera faible. Si les polarités s’opposent, la résistance sera forte. Pour plus d’information sur la MRAM, qui est une mémoire non volatile, nous vous conseillons la lecture du chapitre « MRAM : la mémoire qui attire » de notre dossier Retour sur le futur des mémoires.

Le défi de Toshiba était de fabriquer une jonction tunnel à aimentation perpendiculaire afin de réduire la taille des cellules de mémoire. Le problème avec ce genre de structure est que l’écart de résistance entre le niveau fort et le niveau faible est trop petit pour pouvoir facilement les distinguer et penser à utiliser de plus grandes finesses de gravure. De plus, ce genre de structure demande une densité de courant importante et ipso facto une tension élevée incompatible avec les usages qui sont prévus. Le tour de force est que la jonction de Toshiba demande seulement un sixième de la densité de courant qui était requis par les anciens modules similaires de la firme. La rapport entre les résistances magnétiques a par contre fait un bon pour passer à 200 %. Cela signifie que l’écart entre la résistance forte et faible est très important. Auparavant, l’écart n’était que de 15 %. La jonction présentée par Toshiba avait un diamètre de 50 nm, mais il a confirmé la fabrication d’une jonction fonctionnelle d’un diamètre de 30 nm.

C’est la première fois que l’on note ce genre de performance sur une structure à magnétisation perpendiculaire. Jusqu’à présent, les systèmes étaient planaires et la taille des cellules mémoires restait trop importante. Selon Toshiba, l’ITRS (cf. « Miniaturisation des transistors et agrandissement des wafers : comprendre les enjeux technologiques ») n’attendait pas un tel niveau de performance avant 2024.

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13 commentaires
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  • jankeke
    Spin Torque Transfer Magnetic Random Access Memory ... La classe ! Même dans Star Trek, ils nous ont jamais sortit un nom capilo-tracté comme ça !

    Plus sérieusement, ça fait plaisir de voir que la technique avance. Vivement le futur ! :-)
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  • spae0899
    Magnétisation perpendiculaire ! Attention !
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  • David Civera
    Il dit qu'i voit pas le rapport?
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