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La mémoire à changement de phase, un dispositif de stockage optique signé IBM - Par : Luis Felipe Gerlein Reyes,

La mémoire à changement de phase, un dispositif de stockage optique signé IBM


Luis Felipe Gerlein Reyes
Luis Felipe Gerlein Reyes Profil de l'auteur(e)
Luis Felipe Gerlein est étudiant au doctorat à l’ÉTS. Ses recherches portent sur la nanofabrication et la caractérisation de dispositifs optoélectroniques à base de chalcogénures de plomb, de nanostructures à base de carbone et de matériaux pérovskite.
Programme : Génie électrique 

Les scientifiques du groupe IBM Recherche à Zurich, en Suisse, ont présenté un dispositif de stockage optique expérimental plus rapide que le disque électronique (Solid State Drive – SSD) et plus efficace que la mémoire vive dynamique (Dynamic Random Access Memory – DRAM). Cette nouvelle technologie, appelée mémoire à changement de phase, est une mémoire optique qui tire profit des propriétés opto-électroniques des semi-conducteurs composés de germanium, de tellure et d’antimoine (verre GST).

En résumé, le GST modifie sa structure cristalline quand il est soumis à un courant à haute intensité. Il passe de l’état amorphe (un verre sans structure ordonnée périodique) à l’état cristallin (structure hautement ordonnée) et vice versa. Ce processus est appelé changement de phase et, de là, le nom de mémoire à changement de phase. L’alternance les phases amorphes et cristallines correspond à deux états : basse et haute conductivité électrique, à l’application d’une tension électrique. Si la conductivité est élevée, le bit est 1 et si elle est faible, le bit est 0. Ces états demeurent, même après interruption de l’alimentation externe, ce qui rend cette mémoire PCM non volatile.

La facilité de transformation de la structure cristalline du GST avait déjà été exploitée à l’aide d’une source laser pour créer des modules de mémoire. En fait, il s’agit de la technologie utilisée dans les CD et les DVD réinscriptibles. Cependant, la densité de stockage, la vitesse d’écriture et le prix par Go ont toujours mis un frein à cette technologie par rapport aux DRAM et, plus récemment, aux SSD.

Comment se compare la mémoire à changement de phase au flash et au DRAM?

En ce qui concerne la densité de stockage, les mémoires flash constituent le meilleur choix. Elles sont relativement lentes, mais peu coûteuses à produire. Les cellules mémoires de base, pour la plupart, ne stockent qu’un bit d’information (1 ou 0); seules les plus récentes générations (voir cellules multiniveaux) donnent la possibilité de stocker plusieurs bits par cellule. Par contre, une cellule PCM sur GST peut stocker 3 bits de données par cellule, tout en étant plus rapide que la meilleure mémoire flash offerte aujourd’hui.

Quant à la de vitesse de stockage, les mémoires DRAM et SRAM, très coûteuses, sont les plus populaires. Cependant, bien qu’elles soient très rapides, elles sont volatiles et doivent être actualisées fréquemment pour éviter la perte d’information. Elles se retrouvent dans les mémoires populaires RAM et VRAM des ordinateurs et dans la mémoire-cache des processeurs. La cellule PCM lancée par IBM est moins rapide que la DRAM, certes, mais elle n’est pas volatile et son coût de production est moins élevé.

En ce qui a trait à la durée de vie, la mémoire flash peut supporter environ 3000 cycles d’écriture. La mémoire à changement de phase, quant à elle, peut supporter au moins 10 millions de cycles tout en maintenant une excellente stabilité de température. Avec des mémoires volatiles comme la SRAM, le concept de durée de vie est assez différent et difficile à comparer.

En conclusion, la mémoire à changement de phase sur GST est plus rapide que la mémoire flash, plus économique à produire que la DRAM et non volatile. Ainsi cette mémoire pourrait être utilisée dans des applications autres que les CD et DVD réinscriptibles. La PCM, utilisée de concert avec la mémoire flash, permettrait de réduire considérablement les temps de chargement des appareils mobiles. Dans les applications industrielles, le stockage de base de données sur modules PCM signifierait plus de rapidité dans les requêtes et le traitement d’énormes quantités de transactions.

En plus de ces applications, IBM étudie les possibilités de stockage de cette technologie pour les machines à intelligence artificielle. Les super-ordinateurs, comme le Watson, effectuent des millions d’itérations afin de donner une unique réponse; il est donc certainement des plus désirables d’avoir accès à une possibilité de stockage plus grande et plus rapide.

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Luis Felipe Gerlein Reyes

Profil de l'auteur(e)

Luis Felipe Gerlein est étudiant au doctorat à l’ÉTS. Ses recherches portent sur la nanofabrication et la caractérisation de dispositifs optoélectroniques à base de chalcogénures de plomb, de nanostructures à base de carbone et de matériaux pérovskite.

Programme : Génie électrique 

Chaire de recherche : Chaire de recherche du Canada sur les matériaux et composants optoélectroniques hybrides 

Profil de l'auteur(e)