La mémoire flash est bloquée à 28 nm, incapable de descendre plus bas, et alors que les fabricants de puces s’enfoncent dans des nœuds avancés, une nouvelle génération de technologies de mémoire non volatile prend le relais. Les prétendants, cependant, ne se disputent pas une seule couronne. Le tableau qui se dessine est celui d’une coexistence : différentes mémoires pour différents usages.
L’analyse du paysage de la mémoire non volatile par Semiconductor Engineering révèle que la MRAM (mémoire vive magnétorésistive) et la RRAM (mémoire vive résistive) devraient dominer, chacune servant des cas d’usage distincts. La mémoire PCRAM (à changement de phase), quant à elle, est laissée pour compte.
La MRAM se positionne comme l’option haute vitesse et haute endurance pour la mémoire de travail persistante, pensez aux systèmes automobiles, à l’électronique spatiale et à l’IA embarquée. Ses vitesses de lecture avoisinent les 10 picosecondes, proches de la SRAM mais avec l’avantage de la non-volatilité. Everspin, le principal fournisseur de MRAM, voit un potentiel particulier dans l’IA embarquée : « Nous croyons que la MRAM va apporter une contribution significative à l’IA embarquée », a déclaré Sean Dougherty d’Everspin. La technologie se décline en plusieurs variantes, la MRAM à basculement (la plus ancienne, commercialisée par Everspin), la MRAM STT (courant dominant actuel) et la MRAM SOT (encore à des années de la commercialisation), chacune équilibrant différemment vitesse, endurance et taille de cellule binaire.
La RRAM, en revanche, cible les applications embarquées généralistes sensibles aux coûts. Elle ne nécessite ni matériaux exotiques ni outils spécialisés, ce qui la rend plus facile à intégrer dans les processus CMOS standard. Infineon, en collaboration avec TSMC, a démontré une RRAM avec une rétention dépassant 1 000 heures à 175 degrés Celsius, une endurance de 250 000 changements de code et des vitesses de lecture de 15,2 nanosecondes. Son rôle principal se situe dans les microcontrôleurs IoT, la mémoire de configuration des PMIC et le stockage de firmware.
« La RRAM est généralement ciblée pour la mémoire non volatile embarquée à usage général, comme le stockage de firmware dans les microcontrôleurs IoT », a déclaré Suhail Zain d’UMC.
La PCRAM, autrefois candidate prometteuse, a stagné. Aucune offre commerciale de PCRAM embarquée n’existe sur les nœuds finFET, et Synopsys ne signale aucune demande client pour les compilateurs PCRAM. « La PCRAM est présente sur le marché dans les technologies CMOS planaires. Cependant, nous n’observons aucune activité pour amener la PCRAM aux nœuds finFET », a noté Robert Wiesner d’Infineon.
Cette évolution est motivée par les réalités pratiques de la conception de puces. La mémoire flash (type NOR) nécessite une intégration de plus en plus complexe en dessous de 28 nm, les fonderies comme TSMC supportant la MRAM et la RRAM jusqu’à 6 nm et 12 nm respectivement. Les deux technologies n’ajoutent que quelques masques supplémentaires en back-end-of-line, ce qui les rend simples à intégrer dans les flux CMOS avancés existants.
Au-delà de la MRAM et de la RRAM, deux technologies plus anciennes connaissent un regain d’intérêt. La mémoire ferroélectrique (FeRAM) offre une endurance extrêmement élevée et une faible puissance d’écriture, aucun courant n’est nécessaire, seulement une tension aux bornes du condensateur ferroélectrique. Le CEA-Leti a récemment démontré une FeRAM à 22 nm utilisant de l’oxyde de zirconium hafnium, un matériau compatible CMOS déposé par dépôt de couche atomique, ouvrant la voie à un passage à l’échelle au-delà de la limite traditionnelle de 130 nm. « Si vous voulez écrire des informations en continu et les stocker de manière non volatile, la FeRAM est très attrayante », a déclaré Laurent Grenouillet du CEA-Leti.
Et un nouveau venu appelé UltraRAM, développé par la startup Quinas, utilise des grilles flottantes à semi-conducteurs composés III-V avec un tunnel à résonance quantique à travers des hétérostructures à triple barrière. Quinas revendique une rétention extrapolée de plus de 10 000 ans, aucune dégradation après 10 millions de cycles et des vitesses de commutation compétitives avec la DRAM à 20 nm. La technologie cible initialement des applications spécialisées à faible volume, avec une vision plus large de remplacement de la DRAM attendue vers 2029.
Pour un avenir prévisible, aucune technologie de mémoire unique ne remplacera à la fois la mémoire flash et la DRAM. Au lieu de cela, les concepteurs combineront différentes technologies, la MRAM pour la mémoire de travail qui doit survivre à une perte d’alimentation, la RRAM pour le stockage embarqué dans les appareils à faible consommation, et les piliers établis (NAND, DRAM, SRAM) là où ils restent rentables.
Sources : “New Nonvolatile Memory Winners Emerge” (Semiconductor Engineering, 16 juillet 2026)
Traduit par Lydie