Rram: l'alternative à venir à la mémoire flash

Hier, j'ai évoqué les problèmes rencontrés par les fabricants de mémoires flash NAND traditionnelles, le type de stockage que nous utilisons dans nos smartphones, tablettes et SSD. La mémoire flash a énormément augmenté au cours de la dernière décennie. La densité a augmenté, les prix ayant rapidement chuté, il est maintenant assez courant de voir de petits ordinateurs portables utilisant des disques SSD pour remplacer les disques durs et les systèmes d'entreprise utilisant beaucoup de mémoire flash. Cela ne remplace pas et ne remplacera pas les disques durs, qui restent moins chers et plus volumineux, mais ils apportent de nombreux avantages aux systèmes de stockage d'entreprise et mobiles. Cependant, la mise à l'échelle traditionnelle de la mémoire flash NAND semble en train de se terminer et, par conséquent, nous assistons à une activité beaucoup plus intense autour de formes de mémoire alternatives.

Pour résoudre ces problèmes, les développeurs ont essayé de créer de nouveaux types de mémoire non volatile, la plus grande attention étant accordée à STT-MRAM, à la mémoire à changement de phase, et en particulier à la RAM à accès aléatoire résistive (RRAM ou ReRAM). Bien qu'il existe de nombreux types différents de RRAM, la cellule de base est généralement constituée d'une électrode supérieure et d'une électrode inférieure séparées par un matériau d'espacement. Lorsqu'une tension positive est appliquée, des filaments conducteurs se forment et un courant circule à travers le matériau. lorsqu'une tension négative est appliquée, les filaments sont rompus et l'entretoise joue le rôle d'isolant.

La RRAM et les autres alternatives ont souvent été initialement conçues comme des substituts de la mémoire flash NAND ou de la mémoire DRAM traditionnelle, mais au moins initialement, elles attirent particulièrement l’attention en tant que "mémoire de classe de stockage" (SCM) offrant un transfert rapide directement vers la CPU) ont une densité plus élevée (comme Flash NAND). L'idée est que vous pourriez avoir accès à beaucoup de stockage très rapidement, au lieu d'une petite quantité de DRAM très rapide et ensuite d'une quantité plus importante de mémoire flash plus lente (généralement sauvegardée avec des disques durs encore plus lents mais plus volumineux). La clé pour que cela fonctionne consiste à obtenir une petite "taille de cellule" pour stocker les bits de mémoire, relier les cellules entre elles et trouver un moyen de le fabriquer à un prix raisonnable. Bien entendu, les systèmes et les logiciels devront également être restructurés pour tirer parti de ces niveaux de stockage supplémentaires.

Le concept est à l’étude depuis longtemps. En 2010, Unity Semiconductor (qui appartient maintenant à Rambus) présentait une puce ReRAM de 64 Mo. HP parle de sa technologie memristor, une forme de ReRAM, depuis quelques années et la société a annoncé son intention de travailler avec Hynix Semiconductor pour lancer un remplacement du flash NAND d'ici l'été 2013. Cela n'a évidemment pas encore eu lieu, mais beaucoup de progrès semblent se produire dans le domaine ReRAM.

Lors de la conférence ISSCC (International Solid State Circuits) cette année, Toshiba et SanDisk (partenaires de la mémoire flash) ont présenté une puce ReRAM de 32 Go. Au Sommet de la mémoire flash de la semaine dernière, plusieurs sociétés ont présenté de nouvelles technologies Technologie RRAM.

L’un des plus intéressants est Crossbar, qui utilise des cellules RRAM à base d’ions argent reliées entre elles dans un agencement «tableau à barres croisées» pour augmenter la densité. La société a présenté un prototype, comprenant à la fois la mémoire et un contrôleur, sur une seule puce au sommet. Elle espère que la technologie sera commercialisée l’année prochaine, même si les produits finaux n’apparaîtront probablement pas avant 2015. Selon M. Crossbar, sa mémoire vive a 50%. temps de latence inférieur à celui de la mémoire flash NAND, et les disques SSD basés sur cette technologie ne nécessiteront pas les caches DRAM et le nivellement d'usure communs aux disques SSD actuels basés sur la technologie NAND.

Crossbar indique que ses échantillons de travail sont fabriqués par TSMC et que son premier produit commercial sera une mémoire intégrée utilisée sur un SoC, mais il n'a pas révélé beaucoup de détails. Il a toutefois été rapporté que la société espère produire une puce de 1 To qui mesure environ 200 millimètres carrés.

SK Hynix, qui travaille également sur la technologie, a expliqué les avantages de la mémoire RRAM en offrant une latence inférieure et une meilleure endurance que la technologie NAND, et en expliquant pourquoi cela aurait un sens pour une mémoire de classe stockage. Les périphériques RRAM peuvent être formés avec un tableau à barres croisées ou vertical, comme en 3D NAND, mais les deux présentent des difficultés. Par conséquent, SK Hynix a déclaré que les premiers dispositifs RRAM, probablement autour de 2015, coûteraient deux à trois fois plus chers que les mémoires flash NAND et seraient principalement utilisés pour des applications de niche hautes performances.

Pendant ce temps, beaucoup d'autres sociétés travaillent dans l'espace. Alors que Toshiba et SanDisk ont ​​présenté un prototype de puce cette année, Sony présente les papiers RRAM depuis 2011 et collabore avec Micron pour développer une puce de 16 Go en 2015. Toutefois, même si la cellule de mémoire et les baies fonctionnaient parfaitement, cela prendrait encore longtemps. développer les contrôleurs et les microprogrammes pour les rendre viables.

Compte tenu du battage publicitaire qui accompagne les nouvelles technologies et de la tendance des anciennes technologies à s’étendre plus loin que les gens ne le pensent, il est peu probable que les marchés de la mémoire flash NAND ou de la mémoire DRAM disparaissent de si tôt décoller que ses partisans pensent. Les produits finaux seront probablement très différents des prototypes actuellement présentés. Mais il commence à apparaître que RRAM va franchir le cap du marché au marché commercial au cours des deux ou trois prochaines années. Si tel est le cas, cela pourrait avoir un impact profond sur la conception des systèmes.