Mémoire non volatile

Innovations dans la mémoire non volatile à faible latence grâce à des matériaux de pointe et à la recherche sur les périphériques

Deux technologies différentes sont actuellement utilisées comme mémoire accessible par le processeur : la mémoire vive statique (SRAM) et la mémoire vive dynamique (DRAM). Ces deux mémoires sont volatiles, ce qui signifie que les données stockées seront perdues en cas de panne ou de coupure de courant. Une nouvelle classe de mémoire (mémoire persistante ou mémoire de classe de stockage, SCM) est à l'étude et en cours de développement. Elle est non volatile, ce qui signifie que les données ne disparaîtront pas en cas de coupure de courant.

Mémoire de classe de stockage

La latence de la cellule mémoire est une mesure du temps nécessaire pour que les données demandées par le processeur lui soient renvoyées ; la latence varie selon l'application ou le cas d'utilisation, ainsi que l'architecture du processeur et de la mémoire. En général, la latence de la DRAM est comprise entre 15 et 100 nanosecondes, tandis que celle de la NAND se situe entre 80 et 120 microsecondes. La « mémoire de classe de stockage » (SCM) vise cet écart entre les latences.

Certaines technologies de SCM ou mémoire non volatile à faible latence peuvent rivaliser avec la DRAM : on pense notamment à la MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory). Les autres technologies se situent entre la DRAM et la technologie SSD en matière de latence : il s'agit notamment de la mémoire à changement de phase (PCM) et de la mémoire ReRAM (Resistive Random Access Memory). Des documents font état d'autres technologies et conceptions de cellules mémoire à partir de nouvelles cellules étudiées dans divers laboratoires et universités à travers le monde.

Les initiatives de Western Digital concernant la mémoire non volatile

Le groupe NVM au sein de l'équipe de recherche de Western Digital est chargé d'évaluer toutes les conceptions de cellules mémoire NVM candidates.  

Une cellule mémoire doit non seulement contenir des données, mais également pouvoir les conserver pendant une durée acceptable sur le plan commercial. La vitesse de la cellule doit correspondre à la latence ciblée par la mémoire SCM et sa durée de vie doit répondre aux exigences de la SCM. La cellule doit pouvoir être fabriquée à l'aide de l'équipement de fabrication de silicium actuel et la technologie doit pouvoir évoluer vers des nœuds de plus en plus petits si elle veut être compétitive sur le marché du stockage de données.  

À cette fin, l'équipe NVM doit étudier les matériaux existants tout comme nouveaux, fabriquer des cellules mémoire, puis tester ces cellules et les positionner par rapport à la spécification cible d'une cellule SCM NVM.  

Les technologies de cellules mémoire prometteuses doivent être optimisées (matériaux, procédés de fabrication, etc.) puisqu'aucune cellule ne répondra à la spécification complète au premier examen. De plus, le changement des propriétés des cellules par rapport à la taille doit être étudié afin de déterminer le degré d’évolutivité de la technologie.  

Une fois qu'une cellule mémoire idéale a été identifiée, l'équipe de recherche NVM collabore avec d'autres équipes au sein de Western Digital afin de déterminer les besoins pour produire la technologie et l'utiliser pour fabriquer un produit. Cela nécessite des efforts allant de l'intégration dans un système d'exploitation à la construction d'une usine de fabrication de semi-conducteurs (aussi appelée « fab ») afin de produire la nouvelle technologie.

Le laboratoire à l'échelle nanométrique de Western Digital

Pour atteindre ces objectifs, l'organisation de recherche a construit un laboratoire à l'échelle nanométrique, unique dans l'industrie du stockage et de la mémoire.

Le laboratoire dispose d'une gamme d'outils de dépôt de couche mince, d'outils de structuration, d'équipements de caractérisation, ainsi que des capacités de modélisation pour fabriquer, étudier et développer de nouveaux matériaux pour les dispositifs à l'échelle nanométrique.

Ces matériaux sont ensuite modelés et superposés à d'autres matériaux pour produire des circuits de test et des dispositifs à l'échelle nanométrique, le tout dans un même laboratoire. Les tests réalisés à l'aide d'une autre série d'outils de caractérisation électrique complètent le cycle de développement des matériaux, de conception, de fabrication et de test des dispositifs.

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