Mot-valise créé à partir de « memory » et de « resistor », le memristor est un composant électronique dont le fonctionnement varié est parfois difficile à saisir. Pour sa puce neuromorphique Hermès, IBM a sélectionné le memristor à changement de phase, dont la résistance électrique – soit l’inverse de la conductance – dépend de l’état cristallin ou amorphe d’un matériau auquel est appliquée une tension électrique. D’autres types de memristors mettent en jeu des mécanismes physiques distincts pour contrôler la résistance électrique. Tous sont non volatils et mémorisent une information durant au moins dix ans, sans alimentation électrique. Mais aucun n’est idéal...
La mémoire à changement de phase endure 100 milliards de cycles de lecture-écriture, est rapide (une centaine de nanosecondes) et accepte un codage multiniveaux. Elle a été industrialisée en 2017 par Intel et Micron au sein de la technologie 3D XPoint (abandonnée en 2022), et STMicroelectronics l’embarque dans des microcontrôleurs pour l’automobile. Mais la dérive de la résistance peut être néfaste et nécessite des recherches pour la maîtriser.
La mémoire de type filamentaire OxRam (Ox pour oxyde) est disponible auprès des fondeurs TSMC et GlobalFoundries notamment. Elle jouit des mêmes qualités que la mémoire à changement de phase et se montre au moins dix fois plus endurante, selon certaines études. Des progrès sont attendus pour réduire la variabilité stochastique de la résistance, due au nombre incertain d’atomes composant le filament au fil des cycles.
Quatre mécaniques physiques pour jouer sur la résistance
La mémoire magnétique, fondée sur la jonction tunnel magnétique, se caractérise par sa rapidité inférieure à 10 nanosecondes et par son énorme endurance qui atteint 1 million de milliards de cycles. Mais elle est plus difficile à fabriquer – ce qui n’empêche pas Intel, Samsung ou Everspin de proposer des produits. Les très faibles effets magnétiques requièrent par ailleurs une électronique très sensible.
Enfin, la mémoire ferroélectrique à base de jonction tunnel a été remise au goût du jour après la découverte fortuite, en 2008, de la ferroélectricité de l’oxyde d’hafnium (HfO2), matériau courant dans l’industrie microélectronique. La promesse ? Une consommation énergétique mille fois inférieure, de l’ordre du femtojoule au lieu du picojoule. C’est la technologie la moins avancée aujourd’hui.
Toutes doivent mûrir pour aboutir à des architectures neuromorphiques fiables et reproductibles à l’échelle industrielle.
