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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 ? 5 : IBM Millipede ou la mémoire mille pattes 7 : Z-RAM : un bien dans un mal 8 : NRAM : ou le rêve des nanotubes de carbones 9 : Conclusion

PRAM : la mémoire en phase avec les données

PRAM (Phase-change RAM), se nomme aussi PCM ou Chalcogenide RAM [C-RAM]). On parle aussi d’Ovonic Unified Memory en raison du chercheur qui a initialement œuvré pour cette technologie, Standford Ovshinsky. Il travaillait pour Energy Conversion Devices qui donna naissance à Ovonix, la firme crée spécialement pour la conception de la PRAM. Cette dernière vend ses licences à Intel, Elpida et se trouve être à l’origine des produits présentés par Samsung et STMicroelectronics.

Amorphe ou cristallin ?

Cette mémoire utilise les propriétés du verre chalcogènide qui passe de l’état cristallin à un état amorphe en fonction de la chaleur. Lorsqu’il est amorphe, le verre chalcogènide possède une très grande résistance électrique et représente la valeur 1 en langage binaire. L’état cristallin est l’exact opposé et représente la valeur 0. Pour connaître l’état de chaque bit, un courant très faible et n’occasionnant que très peu de pertes énergétiques est envoyé pour différencier les résistances.

Comment basculer de l’un à l’autre ? Les dernières PRAM utilisent un alliage métalloïde composé de germanium, d’antimoine et de tellure (appelé GST). Le chalcogènide est initialement à l’état amorphe. Le but est donc d’augmenter la température, à l’aide d’une résistance, au-dessus de son point de cristallisation et en dessous de son point de fusion. Selon Samsung, il est possible de passer d’un état à l’autre en 5 ns et c’est pour cela que la vitesse d’écriture est plus rapide sur ce type de mémoire que sur de la mémoire Flash. À titre d’information, les cellules DRAM changent d’état en environ de 2 ns.

Une idée veille une production jeune

L’idée d’utiliser les propriétés de ce matériau n’est pas nouvelle puisqu’elle fut initialement lancée par Gordon Moore, le cofondateur d’Intel, en 1970 dans un article qu’il écrivit pour Electronics Magazine. Néanmoins, la qualité des matériaux utilisés et les problèmes de consommation ont longtemps été un frein à l’utilisation du verre chalcogènide dans les modules de mémoire. À titre d’information, ce matériau est utilisé dans les CD-RW et DVD-RW, mais au lieu de faire appel aux propriétés électriques des états amorphes et cristallins, on utilise leurs propriétés optiques et leurs indices de réfraction.

Nous vous présentions au mois de septembre un prototype fonctionnel fabriqué par Samsung dans notre actualité « Samsung présente sa PRAM ». Néanmoins, cette mémoire a peu de chance de concurrencer d’autres mémoires que les mémoires Flash. La PRAM pourrait remplacer les mémoires Flash d’ici 10 ans et on annonce les premières puces 64 Mo d’ici 2008.

Dans le monde des mémoires Flash, deux camps se distinguent, la NAND et la NOR. Un des principaux avantages de la NAND est de pouvoir offrir une capacité de stockage bien plus grande que la NOR. Or, du haut de ses 64 Mo, la PRAM fait pâle figure face à la NAND, mais pas lorsqu’elle est mise à côté de la NOR. Comme nous vous le précisions dans notre actualité Intel livre de la mémoire NOR, les capacités de cette mémoire se situent entre 32 et 128 Mo.

NOR avant tout

On dispose donc d’une mémoire non volatile et trente fois plus rapide que la mémoire Flash selon Samsung avec une longévité dix fois supérieure.

Les vitesses de lecture/écriture sont le talon d’Achille des mémoires Flash. En théorie une puce NOR a généralement une vitesse d’écriture de 0,5 Mo/s. La PRAM de Samsung affiche des vitesses trente fois plus élevées. Enfin sachez que cette mémoire utilise les mêmes Socket que les chips NOR ce qui réduit les coûts de développement et qu’elle est moins sujette à une défaillance technique puisqu’elle n’utilise pas des portes flottantes. Néanmoins, il est important de noter que la NOR n’a pas dit son dernier mot et d’autres firmes, comme Genusion, travaillent pour améliorer les vitesses d’écriture des puces NOR. Ainsi, la firme clame pouvoir atteindre les 12 Mo/s.

Des preuves à faire

Ainsi, si la PRAM est relativement simple à fabriquer, elle ne représente réellement un avantage qu’en face de la NOR qui possède 20 % d’étapes de fabrication en plus. Quid du futur ? Une chose est sûre, nous sommes encore très loin de disposer d’une barrette d’1 Go de PCM. STMicroelectronics et Intel ont présenté une puce PRAM de 16 Mo. Si Intel avoue que la puce n’était qu’une proof-of-concept (preuve que le concept est réalisable), STMicroelectronics pourrait produire des samples d’ici quelques mois. Reste maintenant à voir ce qu’il en sera réellement. En août 2004 Samsung avait déjà présenté une puce PRAM de 8 Mo.

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