Mémoire non volatile

Innovations dans le domaine des mémoires non volatiles à faible latence grâce à la recherche de pointe sur les matériaux et les dispositifs

Deux technologies différentes sont actuellement utilisées pour la mémoire à laquelle accède l’unité centrale : SRAM et DRAM. Les deux sont volatiles, ce qui signifie que les données stockées seront perdues en cas de panne ou de coupure de courant. Une nouvelle catégorie de mémoire (mémoire persistante ou Storage Class Memory, SCM) est à l’étude et en cours de développement. Elle est non volatile, c’est-à-dire que les données ne disparaissent pas en cas de coupure de courant.

Storage Class Memory

La latence de la cellule mémoire est une mesure du temps nécessaire pour que les données demandées par l’unité centrale soient renvoyées à l’unité centrale; la latence varie en fonction de l’application ou du cas d’utilisation ainsi que de l’architecture du processeur et de la mémoire. En général, la DRAM a une latence comprise entre 15 et 100 nanosecondes, tandis que la NAND a une latence comprise entre 80 et 120 microsecondes. L’écart entre les latences est l’objectif de la « Storage Class Memory » (SCM).

Certains modèles de SCM ou de mémoires non volatiles à faible latence peuvent concurrencer les DRAM : l’un d’entre eux est la MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory). D’autres technologies présentent une latence entre la DRAM et la mémoire SSD, comme la PCM (Phase Change Memory) ou la ReRAM (Resistive Random-Access Memory). D’autres technologies et conceptions de cellules de mémoire sont décrites dans la littérature et des cellules nouvelles et inédites sont étudiées dans diverses universités et laboratoires du monde entier.

Les efforts de Western Digital en matière de mémoire non volatile

Le groupe NVM de l’équipe de recherche de Western Digital est chargé d’évaluer tous les modèles de cellules de mémoire NVM candidats.  

Non seulement une cellule de mémoire doit contenir des données, mais elle doit également conserver les données pendant une durée commercialement acceptable. La vitesse de la cellule doit correspondre à la latence ciblée pour la SCM et la durée de vie de la cellule doit répondre aux exigences de la SCM. La cellule doit pouvoir être fabriquée à l’aide des équipements actuels de fabrication du silicium, et la technologie doit pouvoir être adaptée à des nœuds de plus en plus petits si elle veut être compétitive sur le marché du stockage des données.  

Pour accomplir cette mission, l’équipe NVM doit étudier les matériaux existants et nouveaux, fabriquer des cellules de mémoire, puis tester ces cellules et les caractériser par rapport à la spécification cible pour une cellule NVM SCM.  

Les technologies de cellules de mémoire prometteuses doivent être optimisées, aucune cellule ne répondra à l’ensemble des spécifications au premier examen, les cellules prometteuses doivent être optimisées (matériaux, processus de fabrication, etc.). En outre, la modification des propriétés des cellules en fonction de la taille doit être étudiée pour déterminer si la technologie est évolutive.  

Une fois qu’une cellule de mémoire appropriée a été identifiée, l’équipe de recherche NVM travaille avec d’autres équipes de Western Digital pour étudier ce qui serait nécessaire 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 pour produire la nouvelle technologie.

Western Digital Nanoscale Lab

Pour atteindre ces objectifs, l’organisme 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 série d’outils de dépôt de couches minces, d’outils de modelage, d’équipements de caractérisation et de capacités de modélisation pour fabriquer, étudier et développer de nouveaux matériaux pour les dispositifs à l’échelle nanométrique.

Ces matériaux sont ensuite modelés et empilés avec d’autres matériaux pour produire des dispositifs à l’échelle nanométrique et des circuits de test, le tout dans le même laboratoire. Les essais dans une autre série d’outils de caractérisation électrique complètent le cycle de développement des matériaux, de conception des dispositifs, de fabrication et d’essais.

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