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10 technologies qui vont transformer l’informatique

1 : Introduction 2 : OLED flexibles 4 : Wi-Fi ac, WiGig et Super Wi-Fi 5 : Après le transistor en silicium 6 : High-tech transparente 7 : L'invisibilité 8 : Informatique quantique 9 : Claytronics 10 : Des robots et des MEMS 11 : Interfaces neuronales 12 : Conclusion

ReRAM et MRAM

Image 1 : 10 technologies qui vont transformer l'informatiqueIl est impossible de parler de technologies du futur sans dire un mot sur les mémoires du futur. En 2006, nous publiions un dossier consacré aux projets les plus prometteurs (cf. Retour sur le futur des mémoires »). Il est vrai que les révolutions promises n’ont pas eu lieu, mais il serait maladroit d’affirmer que ces six dernières années ont été pauvres en innovation. Les progrès se sont concentrés sur le disque dur et la mémoire Flash. Aujourd’hui, les SSD 128 Go et le TRIM sont monnaie courante et les disques durs 4 To font leur apparition sur les étals. En 2006, les supports flash des ordinateurs portables étaient limités à 32 Go (cf. « Fujitsu : du SSD dans des portables ») et les disques durs PMR devenaient finalement une réalité commerciale (cf. « Le premier disque dur PMR d’Hitachi »). De plus, les débits et la fiabilité de ces supports ont aussi fait un sérieux bond en avant.

Image 2 : 10 technologies qui vont transformer l'informatiqueReRAM : les memristors ont-ils une place dans ce monde ?

Qu’en est-il des autres technologies dont nous vous parlions en 2006 et qui étaient censées remplacer la NAND et la DRAM ? Parmi tous les candidats, deux sortent du lot, la ReRAM (Resistive Random Access Memory, aussi appellée RRAM) et la MRAM (Magnetoresistant Random Access Memory). La première a récemment fait l’objet d’une actualité lorsque Elpida a annoncé sa commercialisation en 2013. Pour rappel, il s’agit d’une mémoire qui exploite la variation de la résistance électrique d’un matériau selon la tension qu’on lui applique. Les premières cellules utilisaient un oxyde de nickel et titane (cf. « Fujitsu améliore sa ReRAM, la mémoire du futur ? »). Néanmoins, en 2008, HP a frappé un grand coup en prouvant l’existence des memristors, le quatrième composant électrique passif (après les condensateurs, les résistances et les bobines) qui n’était qu’une théorie formulée en 1971 par le professeur Leon Chua.

Très schématiquement, un memristor, qui utilise un oxyde de titane, est un croisement entre une mémoire et une résistance. Il est capable de changer de résistance en fonction de la tension appliquée et les chercheurs commencent tout juste à comprendre son fonctionnement (cf. « HP pense vendre des memristors en 2013 »). Il est aussi capable d’accomplir des calculs booléens, mais pour l’instant, il est principalement destiné aux ReRAM (cf. « Une nouvelle propriété des memristors »). Le problème est que la production en masse de puces combinant des millions de memristors semble encore loin. Certains n’hésitent donc pas à chercher ailleurs. C’est le cas de Globalfoundries qui a montré une ReRAM utilisant une couche de nickel, un oxyde de hafnium, un oxyde d’aluminium et une électrode en polysilicium (cf. « Une nouvelle ReRAM par Globalfoundries »). Le problème, encore une fois, est qu’à l’heure actuelle, même si les fondeurs parlent de commercialisation, personne n’envisage un module de ReRAM capable de concurrencer un modèle similaire en NAND ou DRAM. Les performances, la capacité et les rendements ne sont pas encore au rendez-vous.

Image 3 : 10 technologies qui vont transformer l'informatiqueLa MRAM ou STT-MRAM :: des promesses pas encore tenues

Le salut pourrait venir de la MRAM, qui utilise le mouvement angulaire des électrons (leur spin) qui va déterminer la polarité de la cellule et par voie de conséquence, sa résistance électrique. On vous parle de la MRAM depuis 2006 (cf. « Toshiba et NEC pour la MRAM »), date à laquelle Freescale a commencé à en commercialiser (cf. « Freescale commercialise les MRAM »). Le problème est qu’elle n’a jamais eu le succès escompté. À 25 $ la puce 4 Mbit, elle était très chère et demandait beaucoup d’énergie. Certains fabricants de puces très spécialisées en ont acquis. C’est par exemple le cas de SpriteSat, fournisseur de produits pour satellite. Néanmoins, devant la faible de demande, Freescale s’est séparé de sa division MRAM pour en faire une filiale qui répond au nom d’Everspin. Les scientifiques n’ont tout de même pas dit leur dernier mot et récemment, une structure utilisant une couche de cobalt prise en sandwich entre une couche de platine et un oxyde d’aluminium a été présentée dans la revue Nature.

La recherche a aussi fait des progrès et les STT-MRAM (Spin-Transfer Torque- Magnetoresistive random access memory) pourraient être la solution. Ces mémoires reposent sur une jonction tunnel magnétique qui est une structure composée de deux éléments ferromagnétiques (un alliage de cobalt et fer chez Toshiba) séparés par une couche isolante de ruthénium. Très schématiquement, l’un des éléments ferromagnétiques est piégé, tandis que l’autre est libre. En envoyant un courant polarisé en spin, l’élément libre va adopter le spin du courant. S’il est parallèle à celui de l’élément piégé, la résistance électrique sera faible. S’il est opposé, elle sera forte. Toshiba parle d’une commercialisation d’ici 2014 (cf. « Toshiba sortirait une STT-MRAM dans 3 ans ») et son partenariat avec Hynix laisse penser que les recherches sont sur la bonne voie (cf. « Hynix et Toshiba s’unissent pour la STT-MRAM »). IBM et Samsung croient aussi en la STT-RAM, mais il faudra attendre encore quelques années avant de savoir s’il s’agit réellement d’une option viable.

Image 4 : 10 technologies qui vont transformer l'informatiqueEn effet, elle demande pour l’instant beaucoup de puissance et des grosses structures qui mettent en doute ses possibilités de miniaturisation. Une réponse pourrait être la MBPC STT-MRAM (Multiple Bit Per Cell STT-MRAM) (cf. « Une MBPC STT-MRAM regroupant 2 bits par cellule ») qui utilise deux jonctions tunnel au lieu d’une et est capable de stocker deux bits par cellule. Néanmoins, dans les faits, les chercheurs sont loin de posséder un modèle capable de satisfaire le cahier des charges d’un produit grand public.

Sommaire :

  1. Introduction
  2. OLED flexibles
  3. ReRAM et MRAM
  4. Wi-Fi ac, WiGig et Super Wi-Fi
  5. Après le transistor en silicium
  6. High-tech transparente
  7. L'invisibilité
  8. Informatique quantique
  9. Claytronics
  10. Des robots et des MEMS
  11. Interfaces neuronales
  12. Conclusion