Bar-Ilan U. (Israël) et EPFL (Suisse) : des mémoires vives deux fois plus petites et moins énergivores
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Des chercheurs de l’Université Bar-Ilan (BIU) en Israël et de l’EPFL (Suisse) ont mis au point des mémoires vives deux fois plus petites et moins gourmandes en énergie que les systèmes actuels tout en ayant une capacité de stockage identique. La start-up RAAAM a été créée afin de commercialiser cette technologie.
L’objectif de cette start-up, forte de sept brevets, est de délivrer des licences aux fabricants de puces. « Utiliser ces mémoires intégrées plus denses permettra de réduire considérablement leurs coûts», prévoit Robert Giterman. Les chercheurs-entrepreneurs de la Faculté STI à l’EPFL et de la BIU, tous spécialistes des mémoires embarquées, en sont convaincus, la technologie de RAAAM a le potentiel de capter une partie importante de cet immense marché. Elle a en tous les cas déjà convaincu le jury du prestigieux prix Venture dont la start-up a récemment été lauréate dans la catégorie « industrie et ingénierie ».
La mémoire vive joue un grand rôle dans la fluidité de tous les systèmes digitaux, des ordinateurs et smartphones à l’internet des objets en passant par les réseaux de communication. À tel point qu’elle occupe la majeure partie de la surface de silicium des appareils. Les fabricants cherchent des solutions afin de diminuer le coût, de miniaturiser les appareils ou d’augmenter leurs capacités. Une équipe de chercheurs de l’EPFL et de l’Université Bar-Ilan (BIU), en Israël, est parvenue à résoudre cette dichotomie en diminuant par deux le silicium nécessaire pour la fabrication d’une mémoire tout en conservant la même capacité de stockage. Convaincue du potentiel de leur produit, qui permet également de diminuer la consommation d’énergie des appareils, l’équipe lance une start-up. RAAAM, forte de plusieurs brevets, est prête à vendre sa technologie aux principaux acteurs de l’industrie des semi-conducteurs.
Le secret : moins de transistors
Le traitement des informations sur les systèmes intégrés fonctionne grâce à des transistors qui agissent comme des commutateurs. Chaque puce peut en comprendre plusieurs milliards. Le secret du gain de place et d’énergie des dispositifs mis au point à l’EPFL et à la BIU est une disposition différente de minuscules unités. Des raccourcis permettent de n’utiliser que deux ou trois transistors pour le stockage d’un bit informatique contre six à huit pour la technologie la plus utilisée actuellement, la SRAM. Dans l’espace restreint du hardware, la place de la mémoire vive est en concurrence directe avec d’autres composants. Plus de place permet par exemple de placer davantage de mémoire vive sur la même puce, augmentant ainsi la performance de l’appareil. À performance égale, cette réduction par deux du nombre de transistors permet également une diminution de l’énergie nécessaire au fonctionnement de l’appareil.
Alors que d’énormes progrès ont été réalisés dans la logique de calculs, la dernière décennie n’a pas vu émerger de véritable évolution. « Seule la taille des composants s’est améliorée, mais pas de vraie nouveauté », commente Andreas Burg, professeur au Laboratoire de circuits pour télécommunications à l’EPFL et cofondateur de la start-up. Une alternative, la eDRAM, s’est aventurée sur le marché. « Elle n’a cependant pas été massivement adoptée par l’industrie, car elle est incompatible avec un processus de fabrication standard : elle nécessite des étapes spécifiques et donc onéreuses », souligne Robert Giterman, l’un des chercheurs à l’origine du système et futur CEO de RAAAM. La technologie de la start-up, appelée GC-eDRAM, est aussi petite et performante, mais compatible avec un processus de fabrication standard.
Une mémoire qui a déjà fait ses preuves
Cette technologie a déjà fait ses preuves chez des fabricants de semi-conducteurs de premier plan. Une dizaine de circuits intégrés contenant jusqu’à 1 Mo de mémoire vive ont été placés avec succès sur des puces standards allant de 180 nm à 16 nm. « Les fabricants peuvent remplacer le mémoire de leurs puces par la nôtre sans rien modifier d’autre», souligne Andreas Burg.
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Integrated circuits (chips) are the basic building block of any modern technology ranging from everyday products such as smartphones and laptops, to information and communication technology (ICT) infrastructure including data centers and communication networks. Integrated circuits contain the intelligence required to perform various tasks, but their silicon area is typically dominated by on-chip memory.
Current industry growth drivers, such as artificial intelligence (AI) and machine learning, 5G, Internet-of-Things (IOT), and automotive, require ever-increasing amounts of on-chip memory. Today, the amount of embedded memory on almost any integrated circuit (chip) reaches hundreds of megabits, accounting often for up-to 75% of the total chip area, and dominates its cost.
A new on-chip memory technology developed at Bar-Ilan University provides 50% smaller memory footprint compared to the highest density commercial solutions, at no additional process steps or cost.
The technology has just been ranked as one of three most promising ventures among nearly 330 start-ups that participated in the venture program (https://www.venture.ch), the leading competition in Switzerland for up-and-coming entrepreneurs. The contest consisted of several rounds of review by a jury from a variety of fields in industry, venture capital funds and start-ups. The technology was developed by Prof. Adam Teman and Prof. Alexander Fish, from the Alexander Kofkin Faculty of Engineering at Bar-Ilan University, in close cooperation with Dr. Robert Giterman and Prof. Andreas Burg, of the EPFL University in Switzerland.
The technology, which was patented through BIRAD, is currently being commercialized into a company called RAAAM, which is the product of a decade of world-leading research in the area of embedded memories. The technology has already been proven in silicon with ten test chips of leading semiconductor foundries. Recently, Bar-Ilan researchers demonstrated their technology in the framework of the HIPER consortium of the Israeli Innovation Authority. The research team’s work on the developed embedded memory technology is documented in more than 20 peer reviewed scientific publications in books, journals, and conference proceedings, and is protected by eight granted and three submitted patents.
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