Savoir (in)utile : le vrai poids de vos données

Question existentielle posée hier à la rédaction de Tom's Hardware : un disque dur est-il plus lourd s'il est rempli ? La réponse, pour un disque dur, est non. mais pour un SSD, une clé USB ou même de la mémoire vive, c'est moins évident. Après quelques recherches, nous avons trouvé des études sur le sujet et des personnes qui se sont posé la question. Les calculs sont approximatifs, mais donnent une bonne idée de l'ordre de grandeur à appliquer.

Les disques durs

Sur un disque dur, ce sont des particules magnétisées qui permettent de déterminer si un bit est un 1 ou un 0. Comme seule la polarité change, pas le nombre de particules, écrire des données ne modifie pas le poids du disque dur. C'est un substrat en alliage de cobalt qui est utilisé pour la partie magnétisée, avec une épaisseur de 10 nm environ. On peut donc déterminer le poids d'un gigaoctet de mémoire en utilisant la densité des données. Sur un disque dur de 2009, on stockait environ 400 gigabits par pouce carré : en calculant la surface et en utilisant la densité du cobalt, on peut donc estimer un poids de 0,0000011518 gramme pour un gigaoctet de données.

Avec un disque dur actuel (environ 744 gigabits/pouces), on descend à 0,000000617411 gramme par Go.

La mémoire

Dans de la mémoire vive, c'est un peu différent. Comme ce sont des électrons qui se déplacent et qu'ils peuvent modifier la valeur des données, le poids peut varier en fonction des données. On estime la quantité d'électrons nécessaire pour passer un bit de 0 à 1 à 100 000. En prenant le poids d'un électron (9.10938215 x 10⁻³¹ kg), on peut donc estimer le poids d'un gigaoctet de données : environ 364 femtogrammes si les données contiennent 50 % de bits à 1 et 729 femtogrammes si tous les bits sont à 1. Le fg (femtogramme) vaut 0,000000000000001 gramme (10^-15).

La mémoire flash

Pour la mémoire flash, on est dans le même genre de calcul. Comme un bit est modifié en bloquant des électrons dans la mémoire, ces derniers ont un poids. Selon Intel, une différence de 30 à 40 électrons dans une mémoire MLC en 25 nm peut changer la valeur d'un bit, ce qui permet de prendre une valeur d'environ 100 électrons par bits (pour simplifier le calcul). Un gigaoctet dans une mémoire MLC gravée en 25 nm pèse donc environ 0,000000000000000729 gramme. Même en remplissant de 1 un SSD de 512 Go actuel, le poids de l'ordinateur ne devrait donc pas trop bouger.

Notons que le nombre d'électrons varie en fonction de la finesse de gravure (plus on évolue moins on utilise d'électrons) et du type de mémoire : la mémoire SLC piège plus d'électrons et est donc « plus lourde ». 

Donc à partir de maintenant, si un noob vous demande si la clé USB sera plus lourde si elle est remplie, vous pourrez répondre que oui.