Magnetic Random Access Memory

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La mémoire MRAM (Magnetic Random Access Memory) est une mémoire non volatile de type magnétique.

Type de mémoire[modifier | modifier le code]

Comme pour les autres mémoires RAM, les données de cette mémoire sont accessibles directement.

Comme pour les autres mémoires non volatiles, les données n'ont pas besoin d'énergie pour être conservées.

Présentation[modifier | modifier le code]

Les données, contrairement aux données des autres RAM, ne sont pas stockées sous forme d'une charge électrique mais d'une orientation magnétique. Le changement d'état se fait en changeant le spin des électrons (par effet tunnel notamment).

Cette méthode de stockage possède les avantages suivants :

  • la non-volatilité des informations ;
  • une théorique inusabilité, puisqu'aucun mouvement électrique n'est engagé ;
  • la consommation électrique est théoriquement moindre puisqu'il n'y a pas de perte thermique due à la résistance des matériaux aux mouvements des électrons.

La MRAM est souvent considérée comme la mémoire « idéale » alliant rapidité, débit, capacité et non volatilité, ce qui peut amener à penser qu'elle entraînera la fin de la hiérarchie des mémoires.

Technique[modifier | modifier le code]

Stockage[modifier | modifier le code]

Des cellules de stockage (composées d'électrons) sont prises en sandwich entre deux couches ferromagnétiques, les bits d'information sont alors codés par le spin magnétique des électrons.

Cette méthode de stockage permet à cette mémoire d'être faiblement influencée par les éléments extérieurs (radiations, champs magnétiques, température…) comparativement aux autres mémoires.

Lecture[modifier | modifier le code]

La lecture utilise le principe de la magnétorésistance à effet tunnel (abrégé TMR en anglais) : le spin des électrons crée une différence de potentiel entre les deux couches ferromagnétiques, ce qui peut être lu par une tête magnétorésistive, semblable à celles des disques durs.

Écriture[modifier | modifier le code]

Le changement du spin des électrons se fait en créant un champ magnétique par effet tunnel entre les deux couches ferromagnétiques.

Performances[modifier | modifier le code]

La production de ce type de mémoire n'étant qu'à ses tout débuts, les performances potentielles de la mémoire (durée dans le temps en particulier) sont encore mal connues.

Les performances actuelles sont les suivantes :

  • écriture en 10 nanosecondes (sans tête magnétique ou STT-MRAM)[1],[2]
  • cycle de lecture/écriture de seulement 35 nanosecondes ;
  • temps d'accès de l'ordre de 10 nanosecondes (Hans Werner Schumacher de l'office fédéral des techniques physiques PTB suggère même que des temps d'accès de 500 picosecondes seraient possibles grâce à la « méthode balistique »[3]) ;
  • les débits sont de l'ordre du gigabit par seconde ;
  • la capacité des circuits intégrés commercialisés en 2006 est de 4 mégabits (512 Kio), mais elle devrait fortement augmenter pour rejoindre les mêmes niveaux que la mémoire flash vers 2010. En particulier, un nouvel élément magnétorésistant à effet tunnel (TMR) a été découvert par une équipe japonaise[4] en 2009, qui pourrait porter le stockage des MRAM à 10 Go[5],[6], en n'utilisant qu'un faible courant pour écrire les données.

Industrialisation[modifier | modifier le code]

Plusieurs acteurs de l'électronique s'y intéressent parmi lesquels : IBM, Infineon, Toshiba, Samsung, Nec, ST Microelectronics, Sony et NXP.

C'est la société Freescale, qui a été la première entreprise à commercialiser des puces MRAM en juillet 2006 avec des modèles de 4 mégabits (512 Kio) pour un prix de 25 dollars. Cette activité a par la suite été externalisée vers une nouvelle société nommée Everspin.

Cette mémoire est destinée dans un premier temps aux systèmes ayant besoin de mémoire fiable dans des conditions extrêmes. Elle sera probablement peu à peu embarquée dans les appareils mobiles comme les téléphones cellulaires ou les assistants personnels pour le stockage du code d'instruction. Viendront ensuite probablement les mémoires vives et les mémoires de masse.

En France, une technologie MRAM a été codéveloppée par le laboratoire Spintec du CNRS et la société Crocus Technology à Grenoble. Elle repose sur une technique de programmation innovante qui permet de s'affranchir des limitations en stabilité et en réduction de taille. À la place du traditionnel empilement de couches ferromagnétiques, les partenaires ont développé un point mémoire qui associe une couche ferromagnétique à une couche antiferromagnétique plus stable avec la température. S'ajoute à cela une technique de cellule mémoire autoréférencée qui permet d'intégrer directement dans le plan mémoire une fonction de comparaison logique nommée Match-In-Place. En 2011, Crocus Technology a racheté l'ensemble des brevets de NXP autour de la technologie MRAM.

En novembre 2013, 20 compagnies américaines et japonaises ont annoncé une alliance pour accélérer le développement de la technologie MRAM avec l'objectif d'une commercialisation de masse du produit en 2018[7].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]