Une avancée majeure dans la mémoire Ni₄W permet une commutation sans aimant

Les dernières avancées technologiques, du big data à l'intelligence artificielle (IA) en passant par l'Internet des objets (IoT), collectent et traitent des quantités considérables de données. Pour cela, elles requièrent une efficacité énergétique élevée, une faible latence de transfert et un traitement à haut débit. 

Ici, les progrès du calcul haute performance (HPC) sont essentiels pour améliorer les capacités de traitement des données, pour lesquelles ils tirent parti du traitement parallèle, d’un matériel puissant et de logiciels sophistiqués.

Cependant, l'accès à la mémoire tend à être le goulot d'étranglement, créant ainsi un fort besoin de technologie de mémoire compatible avec ces exigences.

La technologie de la mémoire permet l'accès, le stockage et la modification des données. L'information est représentée par des ensembles de bits, chaque bit étant soit zéro, soit un (alternativement vrai ou faux).

Idéalement, la mémoire lit et écrit en un temps négligeable, consomme peu d’énergie, occupe un espace insignifiant et conserve sa valeur stockée indéfiniment. Mais bien sûrEn pratique, aucune technologie de mémoire ne remplit ces conditions idéales. Chaque technologie a ses propres caractéristiques. propre forces et faiblesses, car il n’existe pas de technologie de mémoire idéale.

Technologie de mémoire est principalement divisé en deux catégories :

• Volatil
• Non volatile

Ce est basé Sur la conception des cellules. Les cellules sont les unités de base de la mémoire, en fait un « tableau » de « cellules » mémoire, où chaque cellule contient un bit de données, et les caractéristiques d'une cellule unique reflètent celles du tableau global.

Une mémoire volatile est une mémoire qui fonctionne tant qu'elle est alimentée et qui perd les informations stockées lorsque l'alimentation est coupée. est désactivé. Par conséquent, ce type de mémoire peut être utilisé pour stocker temporairement des données.

Une mémoire non volatile, en revanche, conserve sa valeur stockée même en cas de coupure de courant. est retiréPour ce type particulier de mémoire, une technologie sophistiquée de semi-conducteurs est appliqué, car il est plus difficile à fabriquer et à écrire électroniquement.

Avec la disponibilité croissante de plus en plus technologie de mémoire sophistiquée sur le marché, la distinction entre ces deux catégories de mémoire devient de plus en plus floue.

Avancées dans la technologie de la mémoire

Étant donné l’importance de la technologie de la mémoire pour le fonctionnement et les performances de divers appareils et systèmes électroniques, car elle permet aux ordinateurs et autres appareils de stocker et de récupérer les informations nécessaires à leur utilisation, les chercheurs ont continuellement exploré de nouvelles façons de la rendre plus efficace.

Au fil des ans, plusieurs avancées technologiques ont révolutionné le monde. Soucieuses de dépasser les limites des solutions de RAM et de stockage actuelles, les recherches en cours favorisent un calcul plus rapide et plus économe en énergie, et permettent de nouvelles applications dans des domaines tels que l'IA et l'informatique neuromorphique.

PCM et innovations basse consommation

Parmi les avancées clés dans ce domaine figurent de nouveaux matériaux PCM (Phase Change Memory) permettant de créer un type de mémoire unique combinant la vitesse de la RAM avec la non-volatilité du stockage flash.

Dans le domaine du PCM, à la fin de l’année dernière, les scientifiques découvert¹ une nouvelle technique permettant de réduire jusqu'à 1 milliard de fois les besoins énergétiques du PCM.

« L'une des raisons pour lesquelles les dispositifs de mémoire à changement de phase n'ont pas atteint une utilisation généralisée est due à l'énergie requise », a déclaré l'auteur Ritesh Agarwal, professeur de science des matériaux et d'ingénierie à Penn Engineering, ce qui signifie que le potentiel des découvertes de cette nouvelle technique est « énorme » pour la conception de dispositifs de mémoire à faible consommation.

Cette découverte particulière repose sur les propriétés uniques du séléniure d'indium (In2Se3), un matériau semi-conducteur présentant à la fois des caractéristiques piézoélectriques (matériaux qui se déforment physiquement lorsqu'ils sont exposés à une charge électrique) et ferroélectriques (matériaux qui peuvent générer un champ électrique interne sans nécessiter de charge externe). 

Lorsque le séléniure d'indium a été exposé à un courant continu, les chercheurs ont observé que des sections de celui-ci s'amorphisaient, perturbant la structure cristalline et ouvrant « un nouveau champ sur les transformations structurelles qui peuvent se produire dans un matériau lorsque toutes ces propriétés se réunissent ».

Multiferroïques et stockage efficace des données

Les matériaux multiferroïques qui présentent à la fois des propriétés ferroélectriques et ferromagnétiques pour le stockage de données non destructif sont également en cours d'exploration par des chercheurs. 

L'un de ces matériaux est le BiFeO3 (BiFe0.9Co0.1O3, BFCO) substitué par du cobalt, qui présente un fort couplage magnétoélectrique, permettant une écriture de données économe en énergie. L'année dernière, des chercheurs de l'Institut de technologie de Tokyo en réponse² Nanopoints BFCO avec domaines ferroélectriques et ferromagnétiques uniques.

Cette année, les chercheurs progrès accomplis³s'appuyant sur les recherches menées pour démontrer la fonctionnalité de commutation réelle dans les films minces orientés. Le contrôle dynamique démontre une commutation de magnétisation réelle induite par un champ électrique dans un format plus compatible avec les appareils.

Solutions ferroélectriques et nouvelles conceptions de mémoire

La technologie des chiplets est une autre approche qui consiste à monter plusieurs puces plus petites, ou chiplets, sur un substrat qui les relie, permettant ainsi une bande passante et une densité mémoire supérieures. Parallèlement, les technologies Flash NAND et DRAM progressent vers des nœuds de traitement plus petits, l'accent étant mis sur l'augmentation de la bande passante et de l'efficacité énergétique.

Bien que la mémoire flash NAND soit l'une des technologies les plus répandues pour le stockage de données de masse en raison de sa capacité à stocker plus de données dans la même zone en empilant des cellules dans une structure 3D, elle dépend de pièges de charge pour stocker les données, ce qui signifie des tensions de fonctionnement plus élevées et des vitesses plus lentes.

Une solution prometteuse à ce problème est la mémoire ferroélectrique à base d’oxyde d’hafnium (hafnia), mais le défi avec elles est la mémoire limitée pour le stockage des données.

Une équipe de POSTECH a abordé ce problème⁴ En dopant les matériaux ferroélectriques à l'aluminium, ils ont ainsi créé des couches minces ferroélectriques hautes performances. De plus, ils ont utilisé une structure innovante métal-ferroélectrique-métal-ferroélectrique-semiconducteur (MFMFS), plutôt que la structure MFS classique.

Ce Cela leur a permis de contrôler avec succès la tension de chaque couche en ajustant finement des facteurs tels que l'épaisseur et le rapport de surface des couches. L'équipe a ainsi obtenu une fenêtre mémoire dépassant 10 volts (V), contre seulement 2 V dans les dispositifs conventionnels.

Évolution du couple spin-orbite et de la mémoire magnétique

Pourtant, la l'informatique quantique connaît un vif succès en tant que technologie émergente ouvrant la voie à des appareils informatiques plus puissants, plus efficaces et plus polyvalents à l’avenir.

Il existe également la mémoire vive magnétique à couple spin-orbite (SOT-MRAM) à haut rendement énergétique, où les courants électriques sont utilisés pour changer d'état magnétique et réaliser haute vitesse et faible consommation d'énergie.

Plus tôt cette année, une équipe de chercheurs de l'Institut de physique de l'Université Johns Hopkins ont partagé leur innovation⁵ Basé sur la technologie SOT-MRAM, ce système permet de réduire la consommation d'énergie de plus de 50 % et d'augmenter l'efficacité de 30 %. Il réduit également de 20 % le courant d'entrée nécessaire à la commutation magnétique pour stocker les données et offre une stabilité thermique garantissant la longévité du stockage des données.

Mémoire photonique et magnéto-optique

Le contrôle des puces de mémoire optique par la lumière et les aimants est un autre moyen d’améliorer la vitesse et l’efficacité du traitement.

Dans un développement, les scientifiques conçu un verrou photonique programmable⁶ Construit sur une plateforme photonique en silicium. Chaque unité mémoire du système est alimentée par sa propre source lumineuse, permettant à plusieurs unités de fonctionner indépendamment. Cela évite la dégradation du signal due à la perte de puissance optique, rendant l'architecture plus évolutive pour les systèmes de plus grande taille.

Farshid Ashtiani de Nokia Bell Labs a expliqué le potentiel :

« Les grands modèles de langage comme ChatGPT s'appuient sur des quantités massives d'opérations mathématiques simples, telles que la multiplication et l'addition, effectuées de manière itérative pour apprendre et générer des réponses. »

Et même si les ordinateurs optiques à grande échelle sont encore loin d’être disponibles, cette mémoire optique représente une étape importante dans cette direction.

Pendant ce temps, une autre équipe a montré une nouvelle technologie de mémoire magnéto-optique⁷ en utilisant du grenat d'yttrium-fer substitué au cérium (Ce:YIG). Ce matériau présente un comportement optique ajustable lorsqu'il est exposé à des champs magnétiques. En intégrant des aimants microscopiques, les chercheurs ont pu stocker et manipuler des données grâce aux variations de la propagation de la lumière.

Ils ont ainsi introduit une nouvelle classe de mémoires magnéto-optiques, dont la vitesse de commutation est 100 fois supérieure à celle des technologies photoniques intégrées avancées, et qui consomment environ un dixième de l'énergie nécessaire. Les mémoires magnéto-optiques peuvent également être réécrites plus de 2.3 milliards de fois.

Ni₄W : magnétisation sans champ obtenue

Des chercheurs de l'Université du Minnesota Twin Cities ont annoncé une nouvelle avancée dans le domaine de la technologie de la mémoire. 

Publié dans la revue scientifique à comité de lecture Advanced Materials, le l'étude a détaillé le développementt⁸, qui impliquait l'utilisation de Ni₄W, un alliage de nickel et de tungstène. Ce métal inverse le magnétisme sans nécessiter d'aimants et, en tant que tel, montre un potentiel d'alimentation électronique de nouvelle génération.

Avec l'équipe de présentation a manière pour produire des courants de spin contrôller L'étude, qui porte sur la magnétisation des appareils, ouvre la voie à des dispositifs de mémoire et de logique informatiques moins chers, plus rapides et plus efficaces.

Changer le magnétisme du métal sans aimants

Avec la demande croissante de technologies de mémoire émergentes, les chercheurs explorent activement différent alternatives aux solutions de mémoire existantes qui peuvent augmenter la fonctionnalité du quotidien la technologie tout en consommant moins d'énergie.

Les chercheurs de l’Université du Minnesota se sont donc tournés vers un nouveau matériau pour rendre la mémoire informatique plus rapide et plus économe en énergie.

Le matériau est un alliage nickel-tungstène, une classe de matériaux connue pour sa haute densité, résistance et résistance à l'usure et à la corrosion. Dans ces alliages, la composition spécifique des métaux influence leurs propriétés. 

Dans cette étude, les chercheurs d'utiliser Ni₄W, un matériau qui montre puissantes propriétés de contrôle magnétique.

Pour choisir Ni₄W, l'équipe a d'abord recherché dans la base de données des matériaux des candidats potentiels avec des phases stables dans le groupe spatial I4/m, puis a utilisé des calculs de théorie fonctionnelle de la densité (DFT), qui ont identifié Ni4W comme le candidat le plus prometteur en raison de sa grande efficacité théorique SOT et de son statut d'état fondamental pour le système intermétallique binaire Ni-W.

L'équipe a vérifié l'existence d'une conductivité Hall de spin non conventionnelle (USHC) pour Ni4W (100) ainsi que pour Ni4W (211), mais a choisi de concentrer ses efforts expérimentaux sur ce dernier en raison de sa meilleure efficacité SOT, qui dépassait la première. 

« Les calculs théoriques confirment que Ni4W (211) est l'orientation cristalline la plus optimale pour l'USHC », a noté l'étude, ajoutant que sa structure en réseau de type hexagonal facilite sa croissance expérimentale.

Le matériau peut a prendre une mémoire d'ordinateur plus rapide ainsi que de façon significative réduire énergie utilisé dans les appareils électroniques. Les chercheurs ont obtenu un brevet sur cette technologie.

« Le Ni₄W réduit la consommation d'énergie pour l'écriture des données, réduisant potentiellement considérablement la consommation d'énergie dans l'électronique », a déclaré l'auteur principal de l'article, Jian-Ping Wang, professeur distingué McKnight et titulaire de la chaire Robert F. Hartmann au département de génie électrique et informatique (ECE) de l'Université du Manitoba.

Contrairement aux matériaux conventionnels, le Ni₄W à faible symétrie permet une commutation « sans champ ». Cela signifie que le matériau peut changer d'état magnétique sans aimant. C'est en générant des courants de spin multidirectionnels que le Ni₄W peut changer d'état magnétique « sans champ » et sans champ magnétique externe. 

Dans leurs travaux, l’équipe apporte de nouvelles perspectives sur le matériau tout en présentant une approche plus efficace pour contrôler la magnétisation dans les petits appareils électroniques en utilisant cette combinaison de nickel et de tungstène.

Selon l'étude, les chercheurs trouvé que Ni₄W génère un fort couple spin-orbite (SOT), un façon de manipuler magnétisme dans prochaine génération technologies de mémoire.

SOT est un secteur émergent sans souci qui permet un manipulation efficace de dispositifs spintroniques, qui utilisent le spin intrinsèque des électrons ainsi que leur charge, pour stocker et manipuler des informations.

Ce mécanisme émerge des effets du couplage spin-orbite (SOC), comme l'effet Hall anormal (AHE), l'effet Hall de spin (SHE) et l'effet Rashba, et spectacles performances supérieures en termes d'efficacité et de rapidité. 

Bien que le SOT offre un moyen efficace de manipuler la magnétisation des matériaux ferromagnétiques (qui présentent des magnétisations permanentes et possèdent un moment magnétique permanent en l'absence de champ externe) dans les dispositifs de mémoire, les matériaux SOT conventionnels comme les métaux lourds et les isolants topologiques sont limités par leur grande symétrie cristalline.

En conséquence, les chercheurs utilisent soit des matériaux à faible symétrie, soit brisent la symétrie élevée en utilisant un champ magnétique externe pour produire des courants de spin non conventionnels, permettant commutation déterministe sans champ de l'aimantation perpendiculaire. 

Malgré les progrès, l'efficacité SOT de ces matériaux continue de rester faible, ce qui limite leur application pratique. Ce, cependant, ce n'est pas le cas avec le nouveau matériau, qui montre une grande efficacité SOT de 0.3 à température ambiante.

« Nous avons observé une efficacité SOT élevée avec plusieurs directions dans le Ni₄W, à la fois seul et en couches avec du tungstène, ce qui indique son fort potentiel d'utilisation dans les dispositifs spintroniques à faible consommation et à grande vitesse. »

– Yifei Yang, co-auteur principal de l'article et étudiant en cinquième année de doctorat dans le groupe de Wang

Une grande efficacité SOT de 0.73 a également été observé en W/Ni4W (5 nm), mais qui pourrait être à partir de effets extrinsèques.

Il est à noter que le nouveau matériau est fabriqué à partir de métaux communs et, en tant que tel, peut être fabriqué en utilisant des procédés industriels standards. Cette facilité de fabrication en fait un procédé peu coûteux, à son tour, Rendre le Ni₄W est attractif pour les partenaires industriels. Ce Cela signifie également que la technologie peut être mise en œuvre dans les produits du quotidien. comme téléphones et montres intelligentes facilement et dans le futur proche.

« Nous sommes très heureux de constater que nos calculs ont confirmé le choix du matériau et l’observation expérimentale SOT. »

– Seungjun Lee, co-auteur principal de l'article et chercheur postdoctoral en ECE

Ainsi, l’étude a révélé que le Ni4W était un matériau SOT non conventionnel prometteur pour les dispositifs spintroniques économes en énergie. Être pas cher pour produire, il peut trouver ces application généralisée dans les appareils comme les téléphones as ainsi que centres de données, rendant l'avenir de l'électronique à la fois plus intelligent et plus durable.

Dans les prochaines étapes, l’équipe va utilisent ces matériaux dans un appareil, plus petit que leurs travaux précédents.

Investir dans la technologie de la mémoire

micron Technology (MU ), un acteur majeur des solutions de mémoire DRAM, NAND et à large bande passante, investit massivement dans la mémoire de nouvelle génération, telle que HBM, pour les charges de travail d'IA. À l’avenir, nous pouvons nous attendre à ce que l’entreprise intègre de nouvelles solutions, telles que la mémoire spintronique ou basée sur SOT, lorsqu’ils deviennent commercialement viables.

micron Technology (MU )

Avec un marché casquette sur 126.7 milliards de dollars, les actions MU se négocient actuellement à 112.78 dollars, up 34.54 % depuis le début de l'année. Son BPA (TTM) est de 5.52 et son PER (TTM) de 20.53. Le rendement du dividende que les actionnaires peuvent percevoir est de 0.41 %.

Concernant la situation financière de la société, elle a déclaré un chiffre d'affaires de 9.30 milliards de dollars pour le troisième trimestre de l'exercice 2025, qui s'est terminé le 29 mai 2025. Ce représente une augmentation de 15.5 % par rapport au trimestre précédent et de 36.5 % par rapport à la même période l'année dernière.

Le bénéfice net GAAP pour la période s'est élevé à 1.89 milliard de dollars, soit 1.68 dollar par action diluée, et le bénéfice net non GAAP à 2.18 milliards de dollars, soit 1.91 dollar par action diluée. Le flux de trésorerie d'exploitation a également progressé pour atteindre 4.61 milliards de dollars.

Micron a terminé le trimestre avec 12.22 milliards de dollars en liquidités, en investissements négociables et en liquidités restreintes.

Ce chiffre d'affaires record, a souligné le PDG Sanjay Mehrotra, est dû aux revenus record de la DRAM, dont une croissance séquentielle de près de 50 % pour HBM. Le chiffre d'affaires des centres de données a également atteint un record au cours du trimestre, tandis que les marchés finaux grand public ont enregistré une forte croissance séquentielle.

« Nous sommes en bonne voie pour générer un chiffre d'affaires record avec une rentabilité solide et un flux de trésorerie disponible au cours de l'exercice 2025, tout en réalisant des investissements disciplinés pour tirer parti de notre leadership technologique et de notre excellence de fabrication afin de satisfaire la demande croissante de mémoire pilotée par l'IA. » 

– PDG Sanjay Mehrotra

Au milieu de tout cela, la société a annoncé que son offre HBM3E 36 Go 12-high sera intégrée dans la prochaine génération d'AMDn GPU (Série Instinct™ MI350), essentielle pour la formation de grands modèles d'IA et la gestion de charges de travail HPC complexes telles que dachèvretraitement et modélisation informatique.

Micron a également annoncé un plan d'expansion de 200 milliards de dollars aux États-Unis qui comprend la fabrication de mémoires nationales et la R&D, ce qui devrait créer 90,000 275 emplois directs et indirects. Parallèlement, elle a finalisé un financement direct de XNUMX millions de dollars dans le cadre de la loi CHIPS.

Actualités et développements récents concernant l'action Micron Technology (MU)

Réflexions finales sur l'avenir de la technologie de la mémoire

La technologie de la mémoire continue d'évoluer et de remodeler les fondements de l'informatique moderne. Des innovations en matière de changement de phase aux avancées spintroniques, toutes ces avancées promettent des solutions plus rapides, plus économes en énergie et plus évolutives pour l'IA, le big data et l'électronique grand public de nouvelle génération.

La dernière découverte de l'alliage Ni₄W, avec sa commutation de magnétisation sans champ, pourrait s'avérer être un changement radical, comblant le fossé entre la rentabilité et les solutions de mémoire hautes performances et ouvrant potentiellement la voie à l'adoption généralisée de la mémoire à couple spin-orbite dans l'électronique grand public dans les années à venir.

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Références:

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