Vers une mémoire à changement de phase "3D" pour les applications embarquées

Pour la première fois, une mémoire à changement de phase développée spécifiquement pour les applications embarquées a été co-intégrée avec un sélecteur de type "BackEnd". Cette avancée ouvre la voie à de nouvelles applications embarquées de ces mémoires pressenties pour remplacer les actuelles mémoires Flash.

La mémoire à changement de phase (ou mémoire PCM) est souvent considérée comme l'alternative la plus crédible à la mémoire Flash pour sa haute vitesse de programmation et ses tensions de fonctionnement plus faibles. Elle occupe en outre moins de place d'un point de vue physique. Pour autant, ces mémoires sont pilotées par des transistors situés dans les couches inférieures de métallisation des circuits, dont la taille imposante devient un facteur limitant pour les nouvelles générations de puces. Les chercheurs du CEA-Leti ont remplacé le transistor par un dispositif plus petit, l'OTS (ou de l'anglais, dispositif "Ovonic Threshold Switching"), qui lui est associé en série. Cette solution ouvre la porte à l'empilement de plusieurs couches de mémoire à changement de phase en 3D, directement sur les circuits numériques.

Des industriels travaillent déjà avec ces points mémoires associant OTS et PCM, pour des applications de stockage déporté, un peu à l'image d'une clef USB. Mais les chercheurs du CEA-Leti viennent, pour la première fois, de réussir à co-intégrer ces points mémoire dans les niveaux de métallisation de fin de fabrication (de l'anglais "Back End of Line" ou "BEOL") qui surmontent une technologie 28 nm. Ils ont, on outre, placé ces points mémoires dans les couches supérieures du circuit, leur évitant ainsi de subir des étapes de fabrication susceptibles de les endommager.

Cette co-intégration avec des éléments de calcul permettra d'envisager de répondre à la demande des nouvelles applications qui nécessitent en même temps de fiabilité et d'un échange de plus en plus rapide entre calcul et mémoire, comme les circuits neuromorphiques qui miment le comportement du cerveau humain, la clé des véhicules autonomes du futur. Ces travaux prouvent à nouveau l'implication du CEA dans un domaine clé pour l'Europe pour garantir son primat dans le secteur de la microélectronique du domaine embarquée et automobile.