Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article a pour but de retracer les évolutions techniques qui ont abouti aux mémoires actuelles. Après une brève présentation des différents sous-ensembles de ce composant que sont la matrice de mémorisation, la logique de contrôle et l’interface d’entrée-sortie, nous détaillons pour chacun d’eux leurs évolutions. Le portrait de ce que l’on pourrait appeler la « mémoire idéale » est ensuite esquissé à partir des recherches et des réponses industrielles actuelles. En particulier trois composants électroniques disponibles aujourd’hui qui sont les mémoires à changement de phase, ferroélectriques et magnétorésistives (respectivement la PCRAM, la FRAM et la MRAM) sont présentés.
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Philippe DARCHE : Maître de conférences à l’institut universitaire de technologie (IUT) Paris Descartes - Chercheur au laboratoire LIP6 – université Pierre et Marie Curie (UPMC), France
INTRODUCTION
Depuis les premières mémoires intégrées vives statiques et dynamiques de la société Intel apparues respectivement en 1969 et 1971, ce composant n’a cessé d’évoluer en termes de capacité de stockage et de performance, principalement le temps de latence et le débit. La capacité de la mémoire dynamique est ainsi passée de 1 Kib (référence Intel 1103 - 1971) à 8 Gib (DDR3 SDRAM - 2012) et son temps de cycle a débuté à 580 ns pour arriver aux alentours de 40 ns (modèle 1600 9-9-9-24, ligne activée) pour une lecture aléatoire (mêmes références que précédemment).
L’objet de cet article est de retracer les évolutions techniques de la mémoire à semi-conducteurs. Les différents sous-ensembles de ce composant, qui sont la matrice de mémorisation, la logique de contrôle périphérique et l’interface, sont d’abord présentés. Nous détaillons ensuite l’évolution de chacun d’eux. Par ailleurs les progrès de l’intégration font qu’il est aujourd’hui possible d’intégrer un système informatique sur une seule puce. La mémoire qui y est intégrée se nomme mémoire embarquée. Nous précisons ses avantages. Pour terminer, nous esquissons ce que pourrait être la « mémoire idéale » à partir des recherches actuelles. Son portrait pourrait être une capacité de stockage identique à celle des mémoires « classiques », une absence de volatilité de l’information, un débit compatible avec les architectures de processeurs actuelles et une meilleure efficacité énergétique. Nous présentons en particulier trois réponses industrielles actuelles que sont les mémoires à changement de phase, ferroélectriques et magnétorésistives dont les représentants respectifs sont la PCRAM, la FRAM et la MRAM.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
technologie de l'information mémoire à semi-conducteurs à accès aléatoire mémoire vive mémoire morte mémoire émergente
VERSIONS
- Version courante de juin 2020 par Philippe DARCHE
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Glossaire8. Conclusion
La mémoire vive est aujourd’hui majoritairement à fonctionnement synchrone pour des raisons de performances. Le coût de la version dynamique à communication par paquets plus performante en débit la cantonne dans des applications de type graphique ou serveur à haute performance. Pour des applications à très faible consommation électrique comme les systèmes à sauvegarde par source d’énergie autonome, la solution statique asynchrone peut être retenue. Des versions basse consommation de la mémoire dynamique apparaissent comme la LPDDR (Low-Power DDR) SDRAM pour répondre au besoin en débit des systèmes nomades de plus en plus puissants. Elles remplacent le modèle pseudo-statique (PSRAM pour Pseudo SRAM) à cœur dynamique mais à interface statique asynchrone. La capacité d’une SDRAM DDR4 culmine aujourd’hui à 8 Gib avec des puces assemblées verticalement, par exemple par 4 par boîtier chez Samsung.
La mémoire morte programmable (i.e. flash principalement) cherche à diminuer son temps d’écriture et améliorer son temps d’accès pour apparaître comme une mémoire vive. Le stockage multi-niveaux est une des réponses actuelles à la demande de capacité, en particulier pour le modèle flash. Aujourd’hui, pour répondre au besoin du stockage de masse SSD, une mémoire flash à architecture NAND possède une capacité de 256 Gib avec des puces montées verticalement, par exemple par 48 par boîtier chez Samsung avec 3 bits stockés par cellule (technologie MLC).
Pour répondre à des besoins contradictoires comme une absence de volatilité de l’information, une latence faible, un débit élevé, une consommation la plus faible possible, une plus grande densité de stockage malgré les limites physiques des matériaux, l’Industrie propose les mémoires émergentes, PCRAM, FRAM et MRAM. La recherche travaille sur des dispositifs comme la mémoire mono-électron.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DARCHE (P.) - Architecture des ordinateurs-Mémoires à semi-conducteurs : Principe de fonctionnement et organisation interne des mémoires vives. - Volume 1. Éditions Vuibert. ISBN 978-2-311-00476-2 (2012).
-
(2) - SIDDIQI (M.A.) - Dynamic RAM : Technology Advancements. - CRC Press. ISBN-13 978-1439893739 (2012).
-
(3) - Low power and reliable SRAM memory cell and array design. - Koichiro Ishibashi and Kenichi Osada Editors. Springer Series in Advanced Microelectronics. ISBN 978-3-642-19567-9 (2011).
-
(4) - MASUOKA (F.) et al - A new flash E2PROM cell using triple polysilicon technology. - 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM) Digest, vol. 30, p. 464-467. December 1984.
-
(5) - DARCHE (P.) - Architecture des ordinateurs – Interfaces et périphériques-Cours avec exercices corrigés. - Éditions Vuibert. ISBN 2-7117-4814-6 (2003).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
IEEE Draft Standard for Prefixes for Binary Multiples. IEEE Std P1541/D5. The Institute of Electrical and Electronics Engineers. New York, USA. April 2002.
IEEE Standard for Prefixes for Binary Multiples. IEEE Std 1541-2002. ISBN 0-7381-3386-8.
IEC Letter symbols to be used in electrical technology-Part 2 : Telecommunications and electronics-Symboles littéraux à utiliser en électrotechnique – Partie 2 : Télécommunications et électronique. International Electrotechnical Commission. IEC 60027-2 – Édition 2.0 – Bilingual. November 2000.
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