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Retour sur le futur des mémoires

1 : Introduction 2 : FeRAM : Une réalité de fer 3 : MRAM : la mémoire qui attire 4 : MRAM (suite) : aimant ou pas aimant ? 6 : PRAM : la mémoire en phase avec les données 7 : Z-RAM : un bien dans un mal 8 : NRAM : ou le rêve des nanotubes de carbones 9 : Conclusion

IBM Millipede ou la mémoire mille pattes

L’IBM Millipede est une invention de Big Blue, issue de ses laboratoires zurichois. Le nom vient de l’anglais et veut dire mille-pattes. Il fait référence aux milliers de petites têtes nanoscopiques de silicium qui ont pour but de lire ou d’écrire des données indépendamment les unes des autres permettant ainsi d’améliorer les débits. On parle d’un taux de transfert de 100 Go/s selon les dernières expériences. Les données sont stockées sur une fine couche de polymère thermoactive placée sur une base en substrat de silicium que l’on appelle le « sled ».

Ces têtes nanoscopiques sont en fait des microscopes à force atomique (AFM). Ils peuvent scanner une surface et ainsi représenter la topologie d’une matière non conductrice, mais aussi écrire les données. Comme sur un CD, un creux représente un 1 tandis qu’une surface plane représente un 0. En juin 2000, IBM faisait la présentation d’un Millipede équipé de 1 024 têtes de 20 nm. On parle aujourd’hui de 4 096 (64 x 64) têtes. Ces têtes écrivent chaque bit sur une très petite partie du sled que l’on nomme le « champ de stockage »

Chaud devant

Pour lire une donnée sur le champ de stockage, la tête doit être chauffée à 300°C. En gros, le Millipede fait appelle aux techniques MEMS (Microelectromechanical Systems). Si la tête passe au-dessus d’un creux, cette dernière plonge et touche le polymère. Ceci a pour conséquence de transférer la chaleur et donc de refroidir la tête ce qui a pour effet de diminuer la résistance électrique de la tête. Si la surface est plane, la température de la tête diminue beaucoup plus lentement maintenant donc une forte résistance. Contrairement à un disque dur qui voit sa tête de lecture se déplacer, c’est le sled qui bouge sous la tête de lecture dans le Millipede.

Si 300°C n’est pas suffisant pour faire fondre le sled, 400°C le sont. Ainsi, lorsque la tête a besoin de faire un creux (d’écrire un 1) le transistor la chauffe à cette température. Cela aura pour effet de ramollir la surface du polymère sous laquelle se trouve la tête qui n’a plus qu’à se pencher pour former un trou. Pour effacer ce bit et revenir à une surface plane, la tête se relève et va chauffer le voisinage, ce qui permet à la tension superficielle d’aplanir le polymère alors fluide.

Un des gros problèmes du Millipede était que les premiers systèmes d’écriture ne gèraient que 100 000 changements d’état. IBM continue de laisser planer le flou sur ce défaut et on ne sait pas si les nouvelles techniques d’écriture décrites plus haut améliorent ce chiffre.

Un mille-pattes qui prend ses jambes à son cou ?

IBM doit trouver des solutions pour protéger son système des interférences provenant du packaging, des vibrations extérieures et de la chaleur dégagée. Néanmoins, IBM affirme que les têtes chauffent seulement pendant quelques millisecondes ce qui ne met pas en danger la stabilité du processus. On sait aussi que si l’on ralentit les débits, la tête sera chauffée moins souvent et les refroidissements seront moins courants ce qui devrait au final économiser de l’énergie. IBM affirme que si l’on réduit les transferts à quelques mégabits par secondes (quelques centaines de kilo-octets) on obtient une consommation de seulement 100 milliwatts.

Cette technologie tend à prendre le meilleur du disque dur et de la DRAM afin de les combiner. Elle promet une densité d’1 Térabit (125 Go) par pouce carré et présente l’avantage de ne pas demander de procéder de fabrication nouveau. En raison de sa taille et de ses facultés, on peut envisager cette mémoire comme une mémoire universelle, même si IBM ne la présente pas véritablement ainsi aujourd’hui.

Présentée au CeBIT 2005, IBM parlait à l’époque d’une commercialisation pour 2007. Sans nouvelle, il reste à voir si Big Blue présentera réellement sa nouvelle mémoire l’année prochaine. Il faut néanmoins savoir que ce n’est pas la première fois qu’IBM parle de sa technologie et la firme américaine avait déjà annoncé une première fois qu’il sortirait son produit en 2005. Une chose est sûre, cette technologie sera bien plus chère au pouce carré que les disques durs actuels. Il se pourrait donc qu’elle ne séduise, au départ qu’une élite et surtout les entreprises ayant besoin de grandes capacités de stockages.

Sommaire :

  1. Introduction
  2. FeRAM : Une réalité de fer
  3. MRAM : la mémoire qui attire
  4. MRAM (suite) : aimant ou pas aimant ?
  5. IBM Millipede ou la mémoire mille pattes
  6. PRAM : la mémoire en phase avec les données
  7. Z-RAM : un bien dans un mal
  8. NRAM : ou le rêve des nanotubes de carbones
  9. Conclusion