Les scientifiques de la NTHU se lancent dans la MRAM de prochaine génération
Candidate en vue de la prochaine génération de technologies numériques, la mémoire magnétorésistante à accès aléatoire (MRAM) reste toutefois délicate à manipuler. Une avancée révolutionnaire a récemment été obtenue par une équipe de recherche interdisciplinaire en poste à la National Tsing Hua University (NTHU) à Taïwan, sous la houlette du professeur Chih-Huang Lai et du professeur Hsiu-Hau Lin. Grâce à l'ajout d'une couche de platine, de quelques nanomètres d'épaisseur à peine, la MRAM génère un courant de spin pour basculer à volonté entre les moments magnétiques ancrés, une tâche qui n'avait jamais été réalisée auparavant.
Pour les téléphones portables, les ordinateurs, les appareils connectés, l'Internet des objets, ainsi que les solutions de ville connectée, le traitement et le stockage des données jouent un rôle essentiel. Garantissant une lecture et une écriture plus rapides, une réduction de la consommation énergétique et la conservation des données en cas de panne de courant, la MRAM se démarque face à une vive concurrence. Cette découverte de Lai et de Lin, récemment publiée dans Nature Materials, donne des ailes à la technologie MRAM et suscite l'intérêt aussi bien des industriels que des universitaires.
Orientation des courants de spin dans la MRAM
À l'heure actuelle, le traitement des informations dans les appareils numériques est avant tout effectué à l'aide de la mémoire dynamique à accès aléatoire (DRAM), très énergivore et présentant de sérieux obstacles pour la réduction de sa taille.
La DRAM utilise la charge des électrons. "Attendez une seconde, les électrons possède à la fois la charge et le spin", s'est dit Lai. "Pourquoi ne pourrait-on pas travailler avec le spin des électrons pour manipuler la MRAM?" Pour mettre cette idée en pratique, Lai et Lin ont rassemblé une équipe de recherche interdisciplinaire avec les doctorants Bohong Lin et Boyuan Yang.
Lin explique que la structure de la MRAM s'apparente à celle d'un sandwich. La couche supérieure se compose d'un aimant à rotation libre, chargé du calcul des données. La couche inférieure comporte quant à elle un aimant fixe, qui prend en charge le stockage des données. Ces deux couches sont séparées par une couche d'oxyde.
Le défi consiste à basculer entre ces couches de natures différentes par des moyens électriques. Après une longue série d'expérimentations, les deux scientifiques trouvèrent l'ingrédient manquant: une couche nanométrique de platine. En raison des interactions spin-orbite, le courant électrique stimule tout d'abord le mouvement collectif de rotation des électrons. Le courant de spin permet alors de basculer entre les moments magnétiques ancrés avec efficacité et précision.
La spintronique en pleine ébullition
La NTHU fait depuis quelques années la promotion d'une coopération interdisciplinaire, comme le recherche sur la MRAM réalisée par le physicien Lin et l'expert en matériaux Lai, qui ont appris à travailler en parfaite collaboration.
Les grandes entreprises internationales sont toutes engagées dans la course au développement de la MRAM, à l'image de Samsung, Intel, et TSMC. Il est probable que la production de masse de la MRAM à haute densité débutera dans le courant de l'année, une évolution dans laquelle les travaux de recherche de l'équipe dirigée par Lai et Lin auront joué un rôle clef.
L'équipe de recherche étend actuellement sa découverte révolutionnaire à d'autres structures, et les résultats de ses travaux devraient avoir des impacts majeurs sur l'avenir du secteur de la RAM. Selon Lai, le développement de la technologie MRAM aura une influence décisive sur la future compétitivité de l'industrie taïwanaise des semi-conducteurs.
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