Un bon travail de mémoire

Bonne nouvelle pour tous ceux qui sont las de patienter d’interminables minutes au démarrage de leur ordinateur. Des chercheurs de l’IEF viennent d’apporter une contribution déterminante à la mise au point de mémoires magnétiques rapides et de très grande capacité.

Principe du race track memory : chaque bit d’information (0 ou 1) correspond à une orientation de l’aimantation (up ou down). L’application d’une impulsion de courant permet de bouger tous les bits magnétiques en bloc (insert supérieur droit) de la tête d’écriture vers la tête de lecture. La réalisation de sites artificiels d’ancrage stable des parois (constrictions, cf. insert inférieur droit), permet de contrôler à la fois le stockage de l’information en courant nul, et la dynamique des parois en phase de propagation.

Lorsqu’un ordinateur s’allume, il commence par transférer l’information stockée sur le disque dur vers la mémoire RAM*. Or les disques durs, s’ils ont d’énormes capacités de stockage pour un coût réduit, sont particulièrement lents. Résultat, 2 à 3 minutes de perdues à chaque démarrage. Pour pallier cet inconvénient, il fallait une mémoire d’ordinateur aussi rapide et robuste qu’une mémoire RAM, aussi dense en informations qu’un disque dur, et qui ne s’effacerait pas lorsqu’on coupe l’alimentation, comme une mémoire flash*. Cette mémoire idéale existe. Elle a été proposée en 2004 par IBM et baptisée « race track memory », c’est-à-dire « mémoire en circuit de course » car un grand nombre d’informations circule en même temps et rapidement. Son principe? Stocker les informations en orientant l’aimantation d’une succession de domaines magnétiques répartis sur un long ruban d’une centaine de nanomètres de large. Contrairement aux disques durs dont les têtes de lecture se déplacent, il n’y a plus aucun mouvement mécanique dans ces mémoires, ce sont les domaines magnétiques qui défilent en bloc dans un sens ou dans l’autre, sous l’effet d’une  impulsion ultracourte de courant électrique bipolaire. Le temps d’accès à l’information s’en trouve ainsi  considérablement réduit. Il reste encore quelques obstacles à franchir avant de parvenir au stade de l’industrialisation, mais un pas décisif vient d’être franchi par une équipe de l’Institut d’Electronique Fondamentale.

Effacer les défauts

Une des difficultés rencontrées dans la fabrication de ces mémoires, tient à leur taille. En effet, plus les domaines magnétiques sont petits, plus les défauts du ruban prennent de l’importance et bloquent les parois, induisant des  phénomènes aléatoires générateurs d’erreurs. Une équipe de l’Institut d’Electronique Fondamentale (PSUD/CNRS), en collaboration avec des équipes de Grenoble (CEA SP2M, SPINTEC) et de San Diego (CMRR UCSD), a démontré qu’en utilisant des sites de piégeage artificiels réalisés par lithographie dans des matériaux magnétiques où les parois ont des dimensions comprises entre 1 et 10 nm, il est possible de créer des sites d’ancrage très stables. En optimisant la géométrie des sites de piégeage, l’équipe de l’IEF a montré qu’une paroi magnétique piégée peut se comporter sous un courant polarisé en spin comme une nanoparticule localisée dans un puits de potentiel à une dimension, ce qui rend sa manipulation beaucoup plus précise. Ce travail ouvre la porte à la réalisation de mémoires magnétiques intégrées peu coûteuses et compatibles avec les technologies de fabrication actuelles qui pourraient concurrencer les mémoires flash. C’est l’objectif du réseau européen MAGWIRE qui associe laboratoires et industriels et dont l’IEF est le coordinateur.

*Mémoire RAM : Random Access Memory soit en français, mémoire à accès aléatoire ou plus couramment mémoire vive. Située très près du processeur, elle lui sert de mémoire rapide pour stocker les programmes actifs. Elle se vide dès que l’ordinateur est éteint.
*Mémoire flash : Moins chère à produire que la RAM, économe en énergie et compacte, la mémoire flash remplace les disques durs pour les périphériques nécessitant un petit espace de stockage comme les appareils photo, les lecteurs
MP3 et les assistants personnels.

CONTACT :
Dafiné RAVELOSONA
IEF – Institut d’Electronique Fondamentale (PSUD, CNRS), dafine.ravelosona@u-psud.fr

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