Les memristors hybrides à changement de phase ouvrent de nouvelles possibilités informatiques

En tendant stratégiquement des matériaux aussi fins qu’une seule couche d’atomes, les scientifiques de l’Université de Rochester ont développé une nouvelle forme de mémoire informatique à la fois rapide, dense et à faible consommation. Les chercheurs présentent leurs nouveaux commutateurs résistifs hybrides dans une étude publiée dans Électronique naturelle.

Développée dans le laboratoire de Stephen M. Wu, professeur adjoint de génie électrique et informatique et de physique, l’approche allie les meilleures qualités de deux formes existantes de commutateurs résistifs utilisés pour la mémoire : les memristors et les matériaux à changement de phase. Les deux formes ont été explorées pour leurs avantages par rapport aux formes de mémoire les plus répandues aujourd’hui, notamment la mémoire vive dynamique (DRAM) et la mémoire flash, mais elles ont leurs inconvénients.

Wu dit que les memristors, qui appliquent une tension à un mince filament entre deux électrodes, ont tendance à souffrir d’un manque relatif de fiabilité par rapport aux autres formes de mémoire. Pendant ce temps, les matériaux à changement de phase, qui impliquent la fusion sélective d’un matériau dans un état amorphe ou cristallin, nécessitent trop d’énergie.

“Nous avons combiné l’idée d’un memristor et d’un dispositif à changement de phase d’une manière qui peut dépasser les limites de l’un ou l’autre appareil”, explique Wu. “Nous fabriquons un dispositif memristor à deux bornes, qui pilote un type de cristal vers un autre type de phase cristalline. Ces deux phases cristallines ont une résistance différente que vous pouvez ensuite stocker en mémoire.”

La clé consiste à exploiter des matériaux 2D qui peuvent être contraints au point où ils se situent de manière précaire entre deux phases cristallines différentes et peuvent être poussés dans les deux sens avec relativement peu de puissance.

“Nous l’avons conçu en étirant simplement le matériau dans une direction et en le comprimant dans une autre”, explique Wu. “En faisant cela, vous améliorez les performances de plusieurs ordres de grandeur. Je vois une voie où cela pourrait aboutir dans les ordinateurs personnels sous la forme d’une forme de mémoire ultra-rapide et ultra-efficace. Cela pourrait avoir de grandes implications pour l’informatique en général. ”

Wu et son équipe d’étudiants diplômés ont mené le travail expérimental et se sont associés à des chercheurs du département de génie mécanique de Rochester, notamment les professeurs adjoints Hesam Askari et Sobhit Singh, pour identifier où et comment filtrer le matériau. Selon Wu, le plus grand obstacle à la fabrication des memristors à changement de phase est de continuer à améliorer leur fiabilité globale, mais il est néanmoins encouragé par les progrès réalisés par l’équipe à ce jour.