HP pense vendre des memristors en 2013

Des chercheurs de l’Université de Santa Barbara, en partenariat avec des scientifiques de HP, ont publié une étude sur les phénomènes atomiques, thermiques et chimiques qui ont lieu au sein d’un memristor en oxyde de titane. Ces recherches sont si encourageantes que HP imagine une commercialisation des premiers memristors en 2013. Les memristors sont pressentis pour remplacer la DRAM et même la Flash.

Comprendre les memristors

Le papier fut publié aujourd’hui dans la revue Nanotechnology. Il est disponible gratuitement ce mois-ci sur Internet. Il apporte des détails encore inconnus sur les changements de résistance de ce composant.

Les memristors représentent le quatrième composant électrique passif après les condensateurs, les résistances et les bobines. Schématiquement, ils possèdent plusieurs niveaux de résistances électriques. On les appelle memristors, car ils jouent le rôle de mémoire non volatile. Au lieu de stocker des électrons ou pas, ils maintiennent un niveau de résistance faible ou forte. L’existence de ces composants a été théorisée en 1971 et en 2008, HP a prouvé les hypothèses du Professeur Leon Chua.

Comprendre le fonctionnement des memristors

Palo Alto a déjà fabriqué des memristors (cf. « Le premier memristor en 3D par HP ») et l’année dernière, il a même passé un accord avec Hynix pour la production en masse de ces composants dans des ReRAM, des mémoires dont les cellules font appel à des memristors en lieu et place aux condensateurs classiques (cf. « HP et Hynix vers la vente de memristors. Les derniers travaux ont permis de concevoir un module d’une densité de 12 Gb par centimètre carré, fabriqué en 15 nm et empilant quatre dies les uns sur les autres.

Même si HP peut fabriquer des memristors élaborés, les phénomènes qui ont lieu au sein de ces composants sont très mal connus, principalement parce que les changements de résistance ont lieu dans des canaux d’une épaisseur de 100 nm. C’est très petit et il est difficile de concevoir une expérience et des outils de mesure qui ne vont pas modifier le fonctionnement du memristor. Les chercheurs savaient déjà qu’un memristor en oxyde de titane (TiO₂) a une résistance élevée. À cet état, les électrons sont dispersés et ne passent pas. Néanmoins, lorsque l’on chauffe le memristor, il passe en mode faible résistance. Un canal de 10 nm se crée dans l’anatase, le minéral composé d’oxyde de titane, et permet aux électrons de passer. Ce tunnel se maintient, même lorsque le courant ne vient plus chauffer le memristor, ce qui permet à la mémoire d’être non volatile.

Pour mieux comprendre ce qui se passe, les chercheurs ont placé un memristor entre deux électrodes. Ils ont modifié la structure des électrodes pour obtenir de meilleurs résultats que les expériences déjà connues. Ils ont ensuite procédé à un changement de résistance et ont tenté de mesurer ce qui se passait à l’aide d’un rayon X et la diffraction des électrons. Les leçons sont riches. Ils ont pu en déduire que le rapport titane-oxygène est fondamental pour le bon fonctionnement du composant qui a de meilleurs rendements lorsqu’il est chauffé à un endroit spécifique (voir le cercle du schéma ci-contre).

Comprendre l’importance des memristors

Le grand avantage de cette mémoire est qu’elle est rapide, non volatile et qu’elle tolère bien mieux l’augmentation des finesses de gravure que la NAND qui perd en cycle d’écriture à chaque nouveau processus de fabrication (cf. « Durée de vie des SSD : en 25 nm, il serait mort »). Évidemment, nous sommes encore loin d’une commercialisation en masse et même si HP met des memristors sur le marché en 2013, ce qui est loin d’être garanti, il ne pourra pas devancer immédiatement la NAND ou la DRAM en matière de coût de production. Néanmoins, HP pourrait tenir entre ses mains la mémoire du futur.