De nouveaux matériaux pourraient progressivement remplacer les mémoires flash
Malgré le fait que la technologie NAND a virtuellement pénétré tout le marché de la mémoire pour le stockage de données, elle ne devrait probablement pas descendre sous les 20 nm. Elle est également par essence limitée en vitesse et endurance (cycles set/reset). Tous les nano-appareils prévus pour commercialisation demanderont quelque chose de nouveau. Les PCM ont des latences plus faibles et une endurance plus élevée. Elles reposent principalement sur le verre de chalcogénure qui, rapidement chauffé, passe d'une phase cristalline à une phase amorphe. La phase cristalline (1 binaire) présente une très faible résistance au courant alors que la phase amorphe (0 binaire) présente une forte résistance. Les scientifiques ont lancé le projet SYNAPSE (Synthesis and functionality of chalcogenide nanostructures for phase change memories), financé par l'UE, pour explorer le potentiel de nouvelles PCM de chalcogénure nano-structurées afin de réduire le volume, la consommation et les coûts. L'équipe s'est concentrée sur l'utilisation du dépôt chimique en phase vapeur par composés organométalliques (MOCVD) pour contrôler la composition du matériau, la pureté, les taux de dépôt rapides et l'extensibilité industrielle. Le MOCVD sur différents substrats a été réalisé à l'aide de deux méthodes ascendantes: la croissance de zone sélective et la méthode vapeur-liquide-solide. L'objectif était de réaliser des nanofils à changement de phase, en matériaux simples (noyau) ou doubles (structure noyau-coque). Les matériaux envisagés étaient des chalcogénures à base d'indium et de germanium. Des travaux de simulation et de modélisation détaillés ont fourni des informations cruciales sur les structures et les comportements des matériaux. Des simulations utilisant la méthode des éléments finis ont permis aux scientifiques d'étudier de façon précise l'impact du transport thermique et de la forme des nanofils sur les cellules mémoire. Ils ont exploré de façon expérimentale des techniques de traitement et de croissance des nanofils, en s'intéressant particulièrement au germanium-antimoine-tellure (l'un des chalcogénure les plus couramment utilisés pour les PCM), ainsi qu'au In-Ge-Te et au dépôt In-Ge-Te, présentant une plus grande stabilité thermique. Les mémoires flash se rapprochant des limites théoriques, la conception de systèmes de stockage à base de PCM pourrait permettre de surmonter ces limitations. L'amélioration des techniques de fabrication et des précurseurs permettant de former les structures des dispositifs de mémoire, le contrôle de la consommation d'énergie et des solutions efficaces pour une meilleure conservation des données sont des facteurs clés pour la compétitivité de la technologie PCM.
Mots‑clés
Mémoire à changement de phase, Ge-Sb-Te, In-Sb-Te, nanofils In-Ge-Te, auto-assemblage MOCVD, simulations de transition de phase.
