Magnetic Random Access Memory - Définition

Introduction

La mémoire MRAM (Magnetic Random Access Memory) est une mémoire d'ordinateur non volatile de type magnétique.

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.

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.

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.

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.

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 :

• 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 »);
• 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 en 2009, qui pourrait porter le stockage des MRAM à 10 Go, en n'utilisant qu'un faible courant pour écrire les données.