ReRAM sous les projecteurs
Le secteur de la mémoire est sous pression. Entre les charges de travail liées à l'IA, les centres de données et la demande en matériel informatique, la mémoire flash NAND traditionnelle est en pénurie et ses prix augmentent. C'est pourquoi un nouveau type de mémoire non volatile, la ReRAM, suscite un regain d'intérêt.
ReRAM signifie « mémoire vive résistive ». Malgré son nom, il ne s'agit pas de RAM au sens strict du terme, comme la DDR5 de votre PC de jeu. C'est une forme de mémoire non volatile, semblable à la mémoire flash NAND, utilisée dans les SSD, les clés USB et les puces de stockage. La grande nouvelle est que la start-up Weebit Nano a signé un accord de licence avec Texas Instruments pour intégrer sa technologie ReRAM dans les nœuds de gravure avancés des processeurs embarqués.
Cela ne signifie pas que les SSD ReRAM vont soudainement envahir les rayons, mais cela indique que cette technologie passe du stade de la recherche fondamentale à celui des produits concrets. Face aux pénuries de mémoire persistantes et aux défis liés à l'évolutivité de la mémoire flash, cette évolution est cruciale pour l'avenir des PC et du matériel de jeu.
Qu'est-ce qui différencie la ReRAM de la mémoire flash ?
La ReRAM est conçue pour remplir la même fonction de base que la mémoire flash NAND, mais avec des avantages importants. Elle stocke les données en modifiant la résistance d'un matériau au lieu de piéger les électrons dans une grille flottante, comme le fait la mémoire flash. Cette approche par commutation offre plusieurs avantages clés.
- La mémoire ReRAM, non volatile et persistante , tout comme la mémoire NAND, conserve les données même hors tension. Elle est donc utile aussi bien pour le stockage que pour les micrologiciels qui doivent survivre aux redémarrages.
- Avec une endurance nettement supérieure, la mémoire ReRAM de Weebit Nano peut supporter entre 100 000 et 1 000 000 de cycles d'écriture, contre environ 10 000 cycles de programmation et d'effacement pour une mémoire flash classique. Pour les systèmes effectuant des écritures fréquentes, cela peut considérablement améliorer la durée de vie et la fiabilité.
- Rétention à haute température. L'entreprise décrit sa technologie comme offrant une excellente rétention à haute température, ce qui est un atout dans les environnements difficiles, les systèmes industriels, l'électronique automobile et les appareils compacts fonctionnant à haute température.
- La ReRAM , économique et à faible consommation, est présentée comme une alternative basse consommation à la mémoire flash embarquée. En tant que module de fin de ligne, elle peut être intégrée sans modifier la structure des transistors du cœur, ce qui permet de maîtriser la complexité et les coûts de fabrication.
L'idée la plus enthousiasmante pour les passionnés d'informatique est que ReRAM brouille la frontière entre mémoire système et stockage. En théorie, on pourrait avoir un seul type de mémoire suffisamment rapide pour fonctionner comme de la RAM et suffisamment persistante pour servir de stockage. Ce concept est parfois appelé mémoire universelle.
Nous n'en sommes pas encore là. Les implémentations actuelles de ReRAM sont davantage axées sur une utilisation embarquée au sein de puces que sur le remplacement pur et simple de votre disque DDR5 ou NVMe. Cependant, la voie est tracée pour des conceptions de mémoire plus flexibles dans les futurs PC.
Pourquoi les fabricants de puces s'en soucient et quelles conséquences pour les futurs PC ?
La mémoire ReRAM de Weebit est conçue comme un module de mémoire intégré en fin de chaîne de production. Cet aspect est crucial car il permet son intégration aux flux de fabrication de puces existants sans nécessiter la refonte des transistors logiques du cœur. Pour un fabricant de puces, une interruption minimale se traduit par une réduction des risques et des coûts.
D'après l'entreprise, l'intégration de ReRAM permet de réduire le coût supplémentaire des plaquettes de près de 15 % par rapport à la mémoire flash embarquée. Elle s'adapte également mieux aux nœuds de gravure plus fins. Alors que la mémoire flash est souvent placée hors puce ou sur une matrice séparée, la ReRAM peut être intégrée directement à la logique, même à des nœuds de gravure inférieurs ou égaux à 22 nanomètres. Ceci est particulièrement intéressant pour les accélérateurs d'IA et les SoC compacts, où la mémoire doit être aussi proche que possible des unités de calcul.
Aujourd'hui, de nombreux systèmes utilisent une puce flash externe pour stocker le firmware et les données. Au démarrage, ces données sont copiées dans la SRAM ou la DRAM afin que le processeur puisse y accéder rapidement. Cela engendre une surcharge en termes de consommation d'énergie, de performances et même de sécurité, car les données doivent être transférées et peuvent être interceptées ou altérées durant ce transfert.
Le PDG de Weebit Nano décrit une alternative : remplacer la SRAM sur puce par de la ReRAM pour obtenir une solution monopuce qui démarre instantanément, conserve ses données même hors tension et réduit l’exposition des données. Pour les systèmes embarqués, c’est un atout majeur. Pour les PC de jeu et les ordinateurs portables, cela pourrait un jour se traduire par des démarrages quasi instantanés, une consommation en veille réduite et des cartes mères plus simples.
L'utilisation de la ReRAM pour le calcul neuromorphique suscite également un vif intérêt. Dans ce contexte, les cellules de mémoire se comportent comme des synapses au sein d'une architecture inspirée du cerveau. Chaque bit de la ReRAM peut représenter naturellement un poids ou une force de connexion, ce qui correspond bien au fonctionnement des réseaux neuronaux. Si les affirmations concernant l'intelligence artificielle générale sont probablement exagérées dans ce contexte, il est clair que la ReRAM s'intègre parfaitement aux accélérateurs d'IA qui nécessitent une mémoire dense, basse consommation et non volatile à proximité des cœurs de calcul.
La course à la mémoire universelle
ReRAM n'est pas la seule technologie en lice pour la mémoire de nouvelle génération. D'autres projets, comme ULTRARAM et diverses mémoires à superréseau, visent également à développer une technologie unique capable de remplacer à la fois la RAM et le stockage. L'histoire est jalonnée d'idées ambitieuses qui ont peiné à s'imposer à grande échelle, des technologies 3D XPoint d'Intel et Micron aux premières mémoires à changement de phase.
Bien que ce nouvel accord avec Texas Instruments et les partenariats avec des fonderies comme SkyWater, DB HiTek et Onsemi rapprochent la ReRAM de la réalité, il est encore trop tôt pour tirer des conclusions. La production à grande échelle pour les PC grand public et les consoles de jeux n'est pas pour demain. Pour l'instant, la mémoire flash NAND et la DRAM continueront d'alimenter vos SSD et vos PC de jeu, et la pression actuelle sur les prix de la mémoire ne se résorbera pas du jour au lendemain.
Néanmoins, la tendance est prometteuse. À mesure que davantage de puces intègrent la ReRAM, l'écosystème et les techniques de fabrication gagneront en maturité. Ceci préparera le terrain pour les futures plateformes PC où la frontière entre RAM et stockage s'estompera, les temps de démarrage deviendront quasi instantanés et l'endurance et l'efficacité de la mémoire bénéficieront d'une nette amélioration.
Si l'évolution des performances PC vous intéresse pour la prochaine décennie, gardez un œil sur ReRAM et ses concurrents. Le prochain grand bond en avant en matière de performances de jeu pourrait bien ne pas provenir d'un GPU plus rapide, mais d'un système de mémoire plus intelligent et plus flexible, alimentant l'ensemble du système en données.
Article et image originaux : https://www.pcgamer.com/hardware/memory/reram-has-reentered-the-chat-with-high-profile-manufacturing-deal-positioning-it-as-the-successor-to-flash-memory/
