Une équipe de recherche dirigée par l'Université de Kyushu a développé une nouvelle méthode de fabrication de mémoire vive magnétique (MRAM) économe en énergie utilisant un nouveau matériau appelé grenat de fer thulium (TmIG) qui a attiré l'attention mondiale pour sa capacité à permettre une réécriture d'informations à haute vitesse et à faible consommation à température ambiante. L’équipe espère que leurs découvertes conduiront à des améliorations significatives de la vitesse et de l’efficacité énergétique du matériel de calcul élevé, tel que celui utilisé pour alimenter l’IA générative.
L'ouvrage est publié dans npj Spintronique.
La propagation rapide de l’IA générative a fait de la demande d’énergie des centres de données un problème mondial, créant un besoin urgent d’améliorer l’efficacité énergétique du matériel qui exécute la technologie.
« Le couple spin-orbite (SOT) est une technologie importante qui peut potentiellement aider à résoudre ce problème. Il s'agit d'une méthode de stockage en mémoire qui utilise l'électricité, par opposition aux aimants, pour contrôler l'orientation des aimants microscopiques sur un mince film de matériau dans un appareil, nous permettant de produire une MRAM plus rapide », explique le professeur agrégé Naoto Yamashita de la Faculté des sciences de l'information et de génie électrique de l'Université de Kyushu, auteur correspondant de l'étude.
« Un matériau SOT prometteur est le grenat de thulium et de fer (TmIG). Il a été initialement développé au Japon en 2012 et peut produire du SOT lorsqu'un film de platine est placé dessus et qu'un courant est appliqué. C'est un matériau assez révolutionnaire. »
Cependant, TmIG nécessite un film mince de haute qualité pour constituer un dispositif de mémoire viable. Les méthodes de revêtement antérieures se sont révélées coûteuses et techniquement difficiles. Dans leurs nouvelles découvertes, Yamashita et son équipe ont réussi à produire ces films en utilisant une méthode de production de masse établie appelée pulvérisation sur axe. Dans ce processus, les atomes sont éliminés du matériau du film puis déposés couche par couche sur le substrat.
« Nous avons utilisé cette méthode pour déposer une très fine couche de platine de trois nanomètres sur le TmIG. Des tests de suivi ont montré que nous pouvions modifier les données de sa mémoire (orientation magnétique) en y faisant simplement passer un petit courant », poursuit Yamashita. « L'efficacité d'écriture des données était de 0,7 x 1011 Suis2 et est comparable aux films fabriqués à l'aide de méthodes conventionnelles.
Les nouvelles découvertes de l’équipe marquent une étape importante dans la réduction du fossé entre la recherche fondamentale et appliquée sur la technologie des mémoires hautes performances.
« Nous développons déjà des dispositifs fonctionnels qui tirent parti de nos nouvelles découvertes », conclut Yamashita. « Nous espérons tirer parti de notre travail pour construire une société de l'information plus durable. »
