Nos ordinateurs sont sollicités pour traiter des quantités de données toujours plus importantes. Aussi, une nouvelle technologie de mémoire informatique pourrait bien apporter une aide non négligeable. Des chercheurs de Stanford ont en effet mis au point un matériau qui rendrait la mémoire à changement de phase plus efficace pour les futurs systèmes axés sur l’IA et les données.
Une mémoire non volatile plus rapide
Les ordinateurs actuels stockent et traitent les données dans des emplacements distincts. La mémoire volatile, rapide mais qui disparaît lorsque l’ordinateur s’éteint, gère le traitement, tandis que la mémoire non volatile, moins rapide mais capable de conserver des informations sans alimentation constante, s’occupe du stockage des données à long terme. Le transfert d’informations entre ces deux emplacements peut créer des goulets d’étranglement pendant que le processeur attend la récupération de grandes quantités de données.
« Il faut beaucoup d’énergie pour faire circuler les données, surtout avec les charges de travail informatiques d’aujourd’hui », a indiqué Xiangjin Wu de Stanford, co-auteur principal de l’article, co-dirigé par Eric Pop et Philip Wong. « Avec ce type de mémoire, nous espérons vraiment rapprocher la mémoire et le traitement, finalement dans un seul appareil, afin qu’il utilise moins d’énergie et de temps. »
Une nouvelle norme pour la mémoire
La mémoire repose sur le GST467, un alliage de quatre parties de germanium, six parties d’antimoine et sept parties de tellure, qui a été développé par des collaborateurs de l’Université du Maryland. Eric Pop et ses collègues ont trouvé des moyens d’intercaler l’alliage entre plusieurs autres matériaux nanométriques dans une super-réseau, une structure en couches qu’ils ont déjà utilisée pour obtenir de bons résultats de mémoire non volatile.
« La composition unique du GST467 lui confère une vitesse de commutation particulièrement rapide », a expliqué Asir Intisar Khan, co-auteur principal de l’article. « L’intégrer dans la structure du super-réseau dans des dispositifs à l’échelle nanométrique permet une faible énergie de commutation, nous donne une bonne endurance, une très bonne stabilité, et le rend non volatile – il peut conserver son état pendant 10 ans ou plus. »
Un pas de géant pour la technologie de la mémoire
Le super-réseau GST467 franchit plusieurs étapes importantes. La mémoire à changement de phase peut parfois dériver avec le temps, mais leurs tests montrent que cette mémoire est extrêmement stable. Elle fonctionne également à moins de 1 volt, ce qui est l’objectif pour la technologie à faible consommation, et est nettement plus rapide qu’un disque dur typique à semi-conducteurs.
« Quelques autres types de mémoire non volatile peuvent être un peu plus rapides, mais ils fonctionnent à une tension ou une puissance plus élevées », a ajouté Eric Pop. « Avec toutes ces technologies informatiques, il y a des compromis entre la vitesse et l’énergie. Le fait que nous commutions à quelques dizaines de nanosecondes tout en fonctionnant en dessous d’un volt est une grande avancée. »
Le super-réseau offre également une bonne quantité de cellules de mémoire dans un petit espace. Les chercheurs ont réduit les cellules de mémoire à 40 nanomètres de diamètre – moins de la moitié de la taille d’un coronavirus. Ce n’est pas aussi dense que cela pourrait l’être, mais les chercheurs explorent des moyens de compenser en empilant la mémoire en couches verticales, ce qui est possible grâce à la faible température de fabrication du super-réseau et aux techniques utilisées pour le créer.
« La température de fabrication est bien en dessous de ce dont vous avez besoin », a conclu Eric Pop. « Les gens parlent d’empiler la mémoire en milliers de couches pour augmenter la densité. Ce type de mémoire peut permettre une telle superposition 3D future. »
En synthèse
La recherche sur la mémoire informatique a franchi une étape importante avec le développement du GST467 par l’équipe de Stanford. Cette technologie prometteuse pourrait révolutionner la façon dont les ordinateurs stockent et traitent les données, en rapprochant la mémoire et le traitement dans un seul appareil.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la mémoire à changement de phase ?
La mémoire à changement de phase est une forme de mémoire non volatile qui utilise des matériaux capables de passer d’un état de résistance élevée à un état de résistance faible pour créer les uns et les zéros des données informatiques.
Qu’est-ce que le GST467 ?
Le GST467 est un alliage de germanium, d’antimoine et de tellure développé par des chercheurs de l’Université du Maryland. Il a été utilisé par l’équipe de Stanford pour créer une mémoire à changement de phase plus efficace.
Quels sont les avantages de cette nouvelle technologie de mémoire ?
La nouvelle technologie de mémoire est plus rapide, plus stable, plus économe en énergie et peut être fabriquée à des températures compatibles avec la fabrication commerciale. Elle pourrait également permettre de rapprocher la mémoire et le traitement dans un seul appareil, réduisant ainsi l’énergie et le temps nécessaires pour faire circuler les données.
Quels sont les défis restants ?
Il reste encore des défis techniques à relever pour réaliser une mémoire universelle efficace et commercialement viable. Cependant, les chercheurs sont optimistes quant à la possibilité de surmonter ces obstacles grâce à des avancées futures.
Quelle est la prochaine étape pour cette technologie ?
Les chercheurs envisagent d’empiler la mémoire en milliers de couches pour augmenter la densité, une possibilité rendue réalisable grâce à la faible température de fabrication du super-réseau et aux techniques utilisées pour le créer.
Références
Wu, X., Khan, A.I., et al. (2024). A new era for computer memory: A promising technology from Stanford. Nature Communications.
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