Qu’est-ce que la DRAM ?
La DRAM est un type de dispositif de stockage volatile (mémoire) utilisant des éléments semi-conducteurs.
Il s’agit de l’abréviation de Dynamic Random Access Memory (mémoire vive dynamique) et elle est principalement utilisée dans les ordinateurs personnels. Le circuit interne présente une structure très simple avec un condensateur et un FET (transistor à effet de champ) pour le stockage de la charge électrique. Cela le rend adapté à une intégration à grande échelle en liaison avec la miniaturisation des processus de semi-conducteurs FET. Il se caractérise surtout par un coût unitaire par capacité de stockage inférieur à celui d’autres supports de stockage tels que la SRAM.
Utilisations de la DRAM
La DRAM est principalement utilisée dans les ordinateurs personnels. La partie stockage a une structure simple utilisant des condensateurs et des FET (transistors à effet de champ) et peut être fabriquée à un prix unitaire faible pour la capacité de stockage. Elle est donc utilisée dans les PC et les unités de contrôle des machines industrielles, où une mémoire peu coûteuse et de grande capacité est nécessaire.
En raison de la structure de la DRAM, qui stocke des informations en utilisant la charge stockée d’un condensateur, la consommation d’énergie est élevée. Cela est dû au processus de rafraîchissement constant de l’écriture et de la lecture des informations pour maintenir la charge. Aussi, la DRAM n’est pas souvent utilisée dans les petits appareils tels que les smartphones et les terminaux mobiles.
Principe de la DRAM
Le principe de la DRAM est qu’elle gère une énorme quantité de données comme support de stockage en utilisant un nombre binaire, 1 lorsqu’il y a une charge stockée dans le condensateur du circuit interne et 0 lorsqu’il n’y a pas de charge. La DRAM se compose d’une paire de FET et de condensateurs, appelés cellules de mémoire, qui existent en grand nombre à l’intérieur du circuit.
Lors de l’écriture de données, la charge s’accumule dans le condensateur via les FET, la partie du condensateur où la tension est élevée étant mise à 1 et la partie du condensateur où aucune charge n’est accumulée étant mise à 0. Lors de la lecture des données, la charge de la zone concernée est libérée et l’opération inverse de l’écriture est utilisée pour identifier les 0 et les 1 à partir de l’état de la charge stockée dans le condensateur. Le système stocke et exprime les données numériques en effectuant ces opérations un nombre incalculable de fois.
Comme le montre ce mécanisme, les DARM ne peuvent conserver l’information que lorsque l’électricité circule : il faut appliquer une tension au condensateur pour accumuler une charge. Les DRAM sont donc classées parmi les mémoires volatiles.
Autres informations sur les DRAM
1. Différence entre DRAM et SRAM
En général, les DRAM et les SRAM sont comparées lorsqu’il s’agit d’augmenter la capacité de mémoire d’un ordinateur.
Chacune a ses propres caractéristiques, la SRAM ayant de meilleures performances en matière de mémoire. La principale différence réside dans le caractère dynamique ou statique de la mémoire, la DRAM lisant et écrivant constamment des informations, tandis que la SRAM fait l’inverse. Bien qu’elle présente des vitesses de lecture/écriture élevées et une faible consommation d’énergie, son inconvénient est qu’elle est difficile à intégrer à grande échelle en raison de la complexité de son circuit interne. Si l’on a besoin d’une mémoire de petite taille, peu coûteuse et de grande capacité, il est important de choisir une taille de mémoire appropriée dans la DRAM.
2. Différences entre la DRAM et la mémoire flash
La mémoire flash est un produit semi-conducteur dont les fonctions sont similaires à celles de la DRAM. Les deux jouent des rôles différents dans les ordinateurs en raison de leurs caractéristiques.
La DRAM est volatile lorsqu’elle n’est pas alimentée. En revanche, en raison de sa vitesse de traitement élevée, elle est utilisée comme mémoire principale d’un ordinateur pour stocker temporairement les données nécessaires aux opérations arithmétiques. La mémoire flash, quant à elle, est non volatile et ne nécessite pas une alimentation électrique continue pour conserver les données ; elle est donc principalement utilisée pour le stockage de données à long terme.
Si l’on compare les vitesses de lecture/écriture des données de la mémoire flash et de la DRAM, la DRAM est plus rapide, mais elle est plus chère. Par rapport aux bandes magnétiques et aux disques durs, qui sont utilisés pour le stockage de données à long terme, la mémoire flash a une vitesse de lecture/écriture des données plus élevée et a été utilisée ces dernières années pour des produits de stockage tels que les disques SSD et les mémoires USB, car son prix a baissé ces dernières années.
3. Opération de rafraîchissement de la DRAM
La DRAM est un dispositif volatil qui perd sa mémoire s’il n’est pas alimenté en permanence, de sorte qu’il est nécessaire de reconstituer périodiquement la charge électrique. Cette opération de réapprovisionnement en charge est appelée opération de rafraîchissement. Cet intervalle est appelé cycle de rafraîchissement. Normalement, les opérations de rafraîchissement sont effectuées à des intervalles de 15 à 60 microsecondes.
Comme la mémoire n’est pas accessible pendant l’opération de rafraîchissement, celle-ci doit être effectuée dans un laps de temps aussi court que possible. Les mémoires capables d’effectuer des opérations de rafraîchissement en un temps plus court peuvent être considérées comme plus performantes.
4. Évolution de la capacité des mémoires DRAM
Dans les années 1990, lorsque les fabricants japonais étaient les principaux acteurs, la capacité des mémoires DRAM a été multipliée par quatre à chaque génération, passant de 1 Mbit à 4 Mbit. Dans les années 2000, cependant, l’augmentation s’est ralentie, passant de 1 à 2 Gbits, et dans les années 2020, l’augmentation a été inférieure à 16 Gbits.
La tendance à l’augmentation de la capacité de stockage des DRAM est due à la miniaturisation de la technologie des FET semi-conducteurs. Le nœud le plus avancé du processus semi-conducteur a évolué jusqu’à plusieurs nm. Il fait l’objet d’un développement et d’une concurrence active de la part d’entreprises et d’instituts de recherche renommés dans le monde entier.