Des scientifiques de Cambridge ont testé un prototype d’une nouvelle forme de mémoire informatique, fabriquée à l’aide de ponts de baryum entre des films minces d’un matériau désordonné.
Des scientifiques de Cambridge ont mis au point un nouveau prototype de mémoire informatique qui pourrait permettre de fabriquer des puces plus rapides pouvant contenir jusqu’à 100 fois plus de données. Le système est constitué de ponts de baryum entre des films d’un matériau désordonné.
Aussi puissante que soit la technologie informatique actuelle, elle se heurte à quelques limites difficiles à franchir. Les données sont codées dans deux états seulement : un ou zéro.
De plus, ces données sont stockées et traitées dans différentes parties d’un système informatique, de sorte qu’elles doivent faire l’objet de navettes, ce qui consomme de l’énergie et du temps.
Mais une nouvelle forme de mémoire informatique, connue sous le nom de mémoire à commutation résistive, est conçue pour être beaucoup plus efficace. Plutôt que de faire basculer un bit d’information dans l’un des deux états possibles, ce nouveau type de mémoire peut créer une gamme continue d’états.
Pour ce faire, on applique un courant électrique à certains types de matériaux, ce qui a pour effet de renforcer ou d’affaiblir leur résistance électrique. Un large spectre de ces légères différences de résistance électrique crée une série d’états possibles pour stocker des données.
« Une clé USB typique basée sur une gamme continue pourrait contenir entre 10 et 100 fois plus d’informations, par exemple », a déclaré Markus Hellenbrand, premier auteur de l’étude.
Pour cette nouvelle étude, l’équipe a mis au point un prototype de dispositif de mémoire à commutation résistive fabriqué à partir d’un matériau appelé oxyde d’hafnium, déjà utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs en tant qu’isolant.
Normalement, il est difficile de l’utiliser pour la mémoire parce qu’il n’a pas de structure au niveau atomique – ses atomes d’hafnium et d’oxygène sont mélangés de manière aléatoire.
Mais ici, les chercheurs de Cambridge ont découvert que l’ajout d’un ingrédient supplémentaire permettait de changer cela.
Lorsque le baryum a été ajouté au mélange, il a formé des « ponts » verticaux entre des couches minces d’oxyde d’hafnium empilées. Comme ces ponts de baryum sont très structurés, les électrons peuvent les traverser facilement.
Une barrière énergétique est créée aux points où les ponts rencontrent les contacts de l’appareil, et la hauteur de cette barrière peut être contrôlée, ce qui modifie la résistance électrique de l’ensemble du matériau. C’est ce qui permet d’encoder les données.
« Cela permet à plusieurs états d’exister dans le matériau, contrairement à la mémoire conventionnelle qui n’a que deux états », précise Markus Hellenbrand.
« Ce qui est vraiment passionnant avec ces matériaux, c’est qu’ils peuvent fonctionner comme une synapse dans le cerveau : ils peuvent stocker et traiter des informations au même endroit, comme le fait notre cerveau, ce qui les rend très prometteurs pour les domaines de l’IA et de l’apprentissage automatique, qui connaissent une croissance rapide ».
Les chercheurs affirment que leur dispositif, qui utilise des couches minces d’oxyde d’hafnium reliées par des ponts de baryum, présente quelques avantages qui l’aideront à progresser sur la voie de la commercialisation.
Tout d’abord, ces structures peuvent s’auto-assembler à des températures relativement basses, ce qui est plus facile que la fabrication à haute température nécessaire à de nombreux autres dispositifs.
En outre, ces matériaux sont déjà largement utilisés dans l’industrie des puces électroniques, de sorte qu’il devrait être plus facile de les intégrer dans les techniques de fabrication existantes.
Des études de faisabilité sur les matériaux permettront aux scientifiques d’examiner dans quelle mesure ils pourraient fonctionner à plus grande échelle.
La recherche a été publiée dans la revue Science Advances.
