- Magnetic Random Access Memory
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La mémoire MRAM (Magnetic Random Access Memory) est une mémoire non volatile de type magnétique.
Sommaire
Type de mémoire
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
Les données, contrairement aux données des autres RAM, ne sont pas stockées sous forme d'une charge électrique mais d'une charge 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
Stockage
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
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 magnéto-résistive, semblable à celles des disques durs.
Écriture
Le changement du spin des électrons se fait en créant un champ magnétique par effet tunnel entre les deux couches ferromagnétiques.
Performances
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 Giga-bit par seconde ;
- la capacité des chips commercialisés en 2006 est de 4 Méga-bits (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
Plusieurs acteurs de l'électronique s'y intéressent parmi lesquels : Motorola, IBM, Infineon, Toshiba, Samsung, Nec, ST Microelectronics, Sony et Philips.
C'est la société Freescale, qui a été la première entreprise à commercialiser des puces MRAM en juillet 2006 avec des modèles de 4 Méga-bits (512 Kio) pour un prix de 25 dollars.
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. Viendront ensuite progressivement les mémoires vives et à terme peut-être même les mémoires de masse.
On estime que cette mémoire commencera à s'imposer à l'horizon 2010.
Notes et références
- Une nouvelle structure de MRAM, Tom's Hardware, 02/08/2011
- Perpendicular switching of a single ferromagnetic layer induced by in-plane current injection, Nature, 31/07/2011
- Les nouvelles vitesses des puces magnétiques MRAM, Futura-sciences, 25 août 2005
- groupe de recherche sur la spintronique de l'institut de recherche de Nanoélectronique de l'AIST (Institut National des Sciences et des Techniques Industrielles Avancées)
- Tech-On(2010/01/18)
- BE Japon N°528 ; Ambassade de France au Japon (ADIT 2010/02/01)
Liens externes
- (en) Actualités sur la MRAM
- (en) Freescale premier fabricant de MRAM
- (en) Infowebsite about MRAM Memory
- (en) l'université de Tohoku et Hitachi développent un prototype de 2 Mb (SPRAM)
- (en) Hitachi et Tohoku University a démontré une 32 Mbit spin-transfer torque RAM (SPRAM) en juin 2009
- (fr) Hitachi MLC SPRAM pour remplacer la NAND flash memory (Les mémoires magnétiques d'Hitachi ont deux étages !) en juin 2010
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