Une nouvelle ReRAM par Globalfoundries

Des chercheurs des universités singapouriennes de Nanyang et NUS (National University of Singapore), l’agence scientifique de Singapour, l’Université de Pékin, Soitec et Globalfoundries ont présenté une nouvelle ReRAM (aussi appelée RRAM) lors du colloque VLSI qui s’est tenu cette semaine. Chaque cellule mémoire est composée d’une couche de nickel, un oxyde de hafnium, un oxyde d’aluminium et une électrode en poly-silicium. Elle a la particularité de pouvoir être fabriquée avec des matériaux courants et sur les chaînes de fabrication actuelles. Une électrode en silicium, au lieu du modèle en platine classique présenté jusqu’à présent, permet de grandement abaisser les coûts.

La ReRAM ou Resistive RAM utilise la résistance électrique pour caractériser un bit. Le 1 et le 0 seront distingué par une résistance forte ou faible. Elles faisaient l’objet de nombreuses recherches présentées cette année durant le colloque et nous en parlons de plus en plus, car il est admis qu’elles seraient un excellent remplaçant des NAND. Par exemple, le modèle présenté par Globalfoundries a un rapport on-off très élevé. C’est important, car cela permet de bien distinguer les deux états, mais cela veut surtout dire qu’il y a une grande marge de manoeuvre pour la miniaturisation des cellules qui tolèrent mieux l’augmentation des finesses de gravure que la mémoire Flash.

Globalfoundries a aussi atteint un rendement de 100 % sur un wafer de 150 mm (6 pouces), ce qui est un bon signe. Il faudra maintenant travailler sur des wafers plus grands de 200 mm (8 pouces) et 300 mm (12 pouces) qui sont plus courants dans les usines d’aujourd’hui (cf. « Diamètre et rendement des wafers »). Le fondeur n’a pas parlé de packaging et production de masse. La ReRAM reste encore à un stade expérimental, mais son papier et les autres recherches de HP ou Panasonic laissent penser qu’une commercialisation dans un produit grand public serait possible d’ici cinq ans.

Les modules mémoires de Globalfoundries seraient stables même avec des températures de fonctionnement atteignant 200 °C et pourraient être réécrits un million de fois, ce qui est nettement supérieur à la mémoire flash qui tourne entre 5 000 et 10 000 cycles suivant les modèles et les finesses de gravure. Enfin, le fondeur affirme que la cellule demande 10 ns pour passer d’un état à l’autre.

En mai dernier, Panasonic présentait sa ReRAM et affirmait la mettre sur le marché en 2012. Les cellules mémoires sortant de ses laboratoires étaient composées de platine et titane. Ces matériaux sont plus chers que ceux de Globalfoundries et devraient produire des puces de ReRAM difficilement accessibles aux fabricants de produits grand public. Nous pensons aussi que 2012, si elle est maintenue, sera une date symbolique pour la production des premières puces destinées à des marchés de niche, mais que leur démocratisation prendra plus de temps.

Les fabricants mènent une guerre architecturale. En effet, toutes les ReRAM présentées jusqu’à présent ne sont pas conçues de la même manière. Celles de HP utilisent un nouveau composant électrique, les memristors (cf. « HP pense vendre des memristors en 2013 »). Fujitsu travaille quant à lui sur une cellule de ReRAM en nickel-titane. Il est pour l'instant impossible de donner un vainqueur.

Nous terminerons par souligner une constatation très juste de nos confrères de TechOn!. La présence de Singapour dans ces recherches est importante. Le pays est connu pour ses recherches sur les disques durs. Il semblerait qu’il se tourne maintenant activement vers le développement de ReRAM. On salue aussi la présence du français SOITEC qui est mentionné comme un des auteurs du papier de Globalfoundries.