Une nouvelle mémoire informatique de type ECRAM, capable de fonctionner à des températures extrêmement élevées, a été mise au point pas une équipe de chercheurs. Cette technologie innovante s’inspire du fonctionnement des batteries et utilise le déplacement d’atomes d’oxygène pour stocker l’information.
Des chercheurs de l’Université du Michigan, en collaboration avec le Laboratoire National de Sandia, ont récemment annoncé le développement d’une nouvelle architecture de mémoire de stockage non volatile de type ECRAM (Electrochemical random-access memory) capable de fonctionner à des températures dépassant les 600°C. Cette innovation technologique, qui s’appuie sur un processus électrochimique similaire à celui des batteries, ouvre la voie à des applications inédites dans des domaines aussi variés que l’exploration spatiale, l’industrie énergétique ou encore l’aéronautique, et plus généralement à la création de systèmes capables de fonctionner dans des environnements extrêmes, notamment à des températures élevées.
ECRAM : une architecture inspirée des batteries
Contrairement aux mémoires informatiques traditionnelles qui reposent sur le déplacement d’électrons, cette nouvelle technologie exploite le mouvement d’atomes d’oxygène chargés négativement, autrement dit des anions O2-. Ce choix de conception est motivé par la sensibilité des électrons aux variations de température : à mesure que la température augmente, le flux d’électrons devient incontrôlable, ce qui peut entraîner une perte de données. Les atomes d’oxygène sont en revanche beaucoup moins sensibles à la chaleur, ce qui les rend plus adaptés à des environnements à haute température.
La nouvelle mémoire utilise deux couches de tantale, une sous forme d’oxyde semi-conducteur (TaOX) et l’autre sous forme métallique, séparées par un électrolyte solide. Le déplacement des atomes d’oxygène entre ces deux couches, contrôlé par trois électrodes en platine, permet de modifier la concentration en oxygène de l’oxyde de tantale ; ce processus électrochimique s’apparente au fonctionnement d’une batterie, où les électrodes régulent la charge et la décharge en contrôlant le flux d’ions.
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La concentration en oxygène de l’oxyde de tantale joue justement un rôle crucial dans le stockage de l’information : lorsque elle est élevée, l’oxyde de tantale agit comme un isolant. À l’inverse, une faible concentration le transforme en conducteur. Cette capacité à basculer entre deux états électriques distincts permet de représenter les 0 et les 1 du langage binaire. Le transfert d’atomes d’oxygène entre les couches de tantale, orchestré par les électrodes en platine, permet donc l’écriture et la réécriture de l’information. Cette architecture innovante offre la possibilité de stocker de l’information de manière non volatile à des températures extrêmes, ouvrant la voie à de nouvelles applications dans des environnements hostiles.
Cette nouvelle mémoire affiche des performances remarquables en termes de rétention des données. Les chercheurs affirment que l’information peut être stockée à des températures supérieures à 600°C pendant plus de 24 heures, une durée comparable à celle d’autres technologies de mémoire non volatile à haute température. Cette solution se révèle également plus économe en énergie que certaines alternatives, telles que la mémoire ferroélectrique ou les nanofentes à électrodes en platine polycristallin. En revanche, un des points faibles de cette technologie réside dans sa température minimale de fonctionnement, située autour de 250°C. Pour pallier cet inconvénient, les chercheurs envisagent l’intégration d’un dispositif de chauffage qui permettrait d’atteindre la température de fonctionnement avant la mise en service de la mémoire.
L’un des défis majeurs pour l’avenir sera d’accroître la capacité de stockage de cette nouvelle mémoire : actuellement, le prototype ne peut stocker qu’un seul bit d’information. Les chercheurs estiment qu’avec des efforts de développement supplémentaires, il serait possible d’atteindre des capacités de stockage de l’ordre du mégaoctet ou du gigaoctet. Le chemin restant à parcourir reste long, mais si cette prouesse technologique se concrétise, elle pourrait révolutionner l’informatique dans des environnements extrêmes en permettant le déploiement de systèmes électroniques performants et fiables dans des conditions jusqu’alors inaccessibles.
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Source :
Li et al., Device 3 (2025)