Le paradigme idéal pour le stockage serait d’avoir une mémoire aussi rapide que la RAM, mais en même temps qu’elle ne soit pas volatile. Une telle mémoire existe et c’est la FeRAM. Pourquoi ne le voyons-nous pas sur nos PC et dans quels domaines du matériel ce type de mémoire est-il utilisé ? On vous l’explique dans cet article, ainsi que son fonctionnement.
Le concept de FeRAM n’est pas nouveau et est avec nous depuis plusieurs décennies, cependant en raison de sa nature, il est toujours mentionné comme une alternative à la mémoire conventionnelle, cependant, si nous regardons les cartes routières, nous verrons qu’il n’apparaît nulle part . Est-ce un concept de science-fiction ?
Qu’est-ce que FeRAM ?
FeRAM ou RAM ferroélectrique est un système de mémoire non volatile et, par conséquent, ne perd pas les informations qu’il contient une fois que nous lui avons coupé l’alimentation électrique. Donc, dans cet aspect, cela fonctionne de la même manière que les mémoires de type flash. Cependant, sa composition est différente car chaque cellule est constituée d’un condensateur ferroélectrique combiné à un transistor, que nous appelons 1T-1C (un transistor, un condensateur), de sorte qu’il a une structure très similaire à la DRAM.
Les mémoires Flash NAND classiques utilisent une couche diélectrique pour pouvoir conserver les données même lorsqu’elles cessent de fonctionner, tandis que FeRAM utilise une couche ferroélectrique à laquelle elles doivent leur nom. C’est donc l’une des alternatives les plus puissantes aux systèmes de stockage basés sur NAND Flash.
Quels avantages apporte-t-il ?
Étant une mémoire non volatile, ce qui nous intéresse, c’est de savoir comment elle se compare à la NAND Flash, qui est utilisée dans tous les périphériques de stockage basés sur la mémoire non volatile, des cartes mémoire aux disques SSD NVMe M.2.
Son principal avantage est sa vitesse d’écriture, alors que les mémoires flash se déplacent de l’ordre de la milliseconde, la FeRAM peut se déplacer en centaines de nanosecondes, soit un ordre de grandeur plus rapide. Nous devons garder à l’esprit que dans n’importe quelle mémoire la vitesse d’écriture sera toujours plus faible, mais dans le cas présent, les lectures et les écritures sont tout aussi rapides. De plus, la raison pour laquelle il ne porte pas le nom de FeFlash est qu’il est assez rapide pour fonctionner à certains niveaux comme la RAM.
De plus, elle a une durée énorme, ni plus ni moins de 10 14 cycles de lecture ou d’écriture, bien plus que n’importe quelle mémoire Flash NAND sur le marché. Par conséquent, il est idéal pour être utilisé dans des applications où l’accès aux données est continu et incessant par le processeur et supporte des niveaux de rayonnement bien plus élevés que la mémoire conventionnelle, c’est pourquoi il est utilisé par les agences spatiales du monde entier pour les systèmes d’information de ses satellites artificiels et vols habités.
Quels sont ses inconvénients ?
Eh bien, stockez beaucoup moins d’informations que le Flash NAND classique, ce qui ne le rend pas idéal pour le remplacer à long terme. N’oublions pas que la mémoire des disques SSD a l’avantage de pouvoir disposer de cellules de 1, 2, 3, 4 et à l’avenir de 5 bits. En comparaison, la densité d’informations que FeRAM peut stocker est beaucoup plus faible, ce qui entraîne un coût plus élevé par bit stocké.
De plus, la FeRAM coûte plusieurs centaines de fois plus cher à fabriquer que la mémoire utilisée pour les mémoires non volatiles dans les PC, c’est parce qu’elle utilise des matériaux non standard et nécessite des méthodologies de fabrication propriétaires qui rendent la production plus coûteuse et nous empêchent d’avoir gros blocs de FeRAM. Si c’était le cas, nous ne parlerions pas de mémoire flash.
Va-t-elle remplacer la RAM ?
Étant donné que la structure de base et le fonctionnement de la DRAM et de la FeRAM sont similaires, on s’attend à ce que la FeRAM atteigne au fil du temps des vitesses de DRAM avec la même capacité de stockage et la même bande passante, mais avec l’avantage que les données seront persistantes.
Ainsi, dans la hiérarchie de la mémoire, à un moment donné, la FeRAM serait placée beaucoup plus près du processeur qu’un SSD NVMe. Cependant, un pari est aussi important que la mémoire en lecture seule. N’oublions pas que les premiers ordinateurs contenaient une ROM où le système d’exploitation était stocké en raison de la lenteur des systèmes de stockage. Avoir le système d’exploitation et d’autres éléments cruciaux dans une mémoire non volatile à haute vitesse est une énorme amélioration des performances, car les applications sur PC continuent d’appeler le système d’exploitation pour certaines fonctions.
Cependant, en raison de son coût élevé, il a toujours une densité inférieure même à la DRAM conventionnelle, ce qui l’a amené à ne jamais pouvoir remplacer les mémoires RAM conventionnelles et son application est actuellement en dehors du monde des PC sous toutes ses formes.
Où FeRAM est-il utilisé ?
Cependant, nous ne trouvons FeRAM nulle part, nous ne pouvons pas le voir sur nos PC et c’est parce que son utilisation a été effectuée sur d’autres marchés. Ce que nous oublions généralement lorsque nous parlons de matériel, mais que nous utilisons tous au quotidien et avec cela, je parle des soi-disant cartes à puce qui utilisent une RAM ferroélectrique pour stocker des informations. Les cartes à puce et FeRAM sont donc étroitement liées, n’oublions pas qu’elles sont utilisées pour des choses comme les cartes SIM dans les téléphones mobiles, pour l’accréditation dans les hôtels ou les bureaux, ainsi que pour les cartes de crédit ou de débit.
Utilisation dans les microcontrôleurs
Une autre application concerne les microcontrôleurs couramment utilisés dans les appareils électroménagers.De par sa nature, la FeRAM peut remplacer la RAM, la ROM et l’EEPROM utilisées dans ce type d’appareil. Concentrer toutes les fonctions dans une même mémoire permet non seulement de gagner de la place mais aussi de simplifier les interfaces et de rendre tout beaucoup plus facile pour le programmeur. Par curiosité, de nombreuses radios numériques incluses dans les voitures utilisent des microcontrôleurs FeRAM afin d’obtenir un démarrage immédiat et de stocker les stations.
La dernière application concerne les soi-disant boîtes noires, qui stockent les informations d’un véhicule en temps réel et nous permettent de savoir en cas d’accident comment il a été géré. Comme vous pouvez le voir, FeRAM est présent dans divers domaines de la vie quotidienne dans lesquels le matériel est impliqué, mais en principe on ne le trouve pas dans nos PC.
Reproductions de cartouches rétro
Un autre des éléments où l’on peut voir la mémoire FeRAM utilisée se trouve dans les reproductions d’anciennes cartouches de console. Qui sont destinés à être utilisés en remplacement des originaux et peuvent interagir aux vitesses et aux heures spécifiées par le matériel d’origine. Ce type de mémoire est beaucoup plus rapide que la NAND Flash, ce qui dans de nombreux cas peut entraîner des problèmes de synchronisation.
