Qu’est-ce qu’un circuit intégré de mémoire ?
Les circuits intégrés de mémoire sont des dispositifs semi-conducteurs chargés d’enregistrer les données dans les systèmes basés sur des processeurs.
Les circuits intégrés de mémoire peuvent être classés en deux catégories : ROM et RAM. ROM (en anglais : Read Only Memory) est une mémoire qui se limite à la lecture des données écrites au cours de la fabrication. Cependant, la ROM comprend également des dispositifs tels que l’EEPROM et la mémoire flash, où les données peuvent être réécrites.
La RAM (Random Access Memory) est une mémoire qui peut écrire/lire des données à grande vitesse. Elle est limitée aux applications de stockage temporaire de données, car les données enregistrées disparaissent lorsque l’alimentation électrique qui alimente le dispositif est coupée.
Structurellement, il existe deux types de mémoire : la SRAM (Static Random Access Memory) et la DRAM (Dynamic Random Access Memory), dans laquelle le degré d’intégration peut être augmenté.
Utilisations des circuits intégrés de mémoire
Les circuits intégrés de mémoire sont utilisés en combinaison avec les processeurs pour stocker les données du programme et conserver les données pendant les opérations arithmétiques. Les circuits intégrés de mémoire sont toujours installés dans des appareils et des ordinateurs équipés d’un processeur, qu’il s’agisse de téléphones mobiles, de tablettes, de PC ou d’ordinateurs centraux.
En général, la mémoire morte stocke les données du programme et le processeur exécute divers processus en fonction des données du programme. Ce faisant, les données et les informations stockées temporairement sont écrites dans la mémoire vive. Comme les données de la RAM sont fréquemment réécrites, il est important qu’elle fonctionne à grande vitesse.
Les EEPROM, qui font partie de la ROM, sont également utilisées pour écrire des données d’ajustement et d’autres données, en particulier dans les équipements électroniques. La mémoire flash est utilisée comme élément de stockage dans les cartes mémoire et les SSD (Solid State Drives), car elle peut atteindre une grande capacité de mémoire et se caractérise par sa ROM réinscriptible.
Principe des circuits intégrés de mémoire
Les circuits intégrés de mémoire sont généralement équipés d’une zone d’enregistrement dans laquelle de nombreux éléments de mémoire sont disposés de manière ordonnée. On retrouve donc des lignes d’adresse pour spécifier les données des différents éléments de mémoire, des lignes de sortie de signaux pour communiquer les données des éléments de mémoire au monde extérieur et des lignes d’entrée de signaux pour introduire des données en provenance de l’extérieur.
Le processeur utilisé en combinaison avec le circuit intégré de mémoire est également responsable de la gestion de la zone d’enregistrement des données du circuit intégré de la mémoire. Ainsi, lorsque les données requises sont lues, les données de cet élément de stockage sont émises sur la ligne de sortie de signal en manipulant la ligne d’adresse. Pour les données à enregistrer dans la mémoire, la ligne d’adresse est manipulée pour spécifier l’élément d’enregistrement, et les données sont transférées à la ligne d’entrée du signal.
Ce qui précède est le flux des signaux de lecture et d’écriture vers le circuit intégré de la mémoire. Toutefois, la configuration du circuit interne et les méthodes de pilotage des circuits intégrés de mémoire sont complètement différentes selon le type.
Types de circuits intégrés de mémoire
Les circuits intégrés de mémoire peuvent être classés de manière générale en ROM et RAM, chacun ayant plusieurs types.
1. ROM
ROM à masque
Les ROM à masque sont fabriquées à l’aide de masques spécialement conçus pour les données à écrire, et les données sont écrites à l’aide de ces masques au cours du processus de fabrication de l’appareil. Par conséquent, les données écrites ne peuvent pas être modifiées.
PROM (anglais : Programmable Read Only Memory)
Une PROM est une ROM inscriptible/effaçable qui conserve le contenu de sa mémoire même lorsque l’alimentation est coupée.
Il s’agit d’une structure en réseau de MOSFET avec des portes flottantes dans laquelle les données sont écrites à l’aide d’un outil d’écriture dédié. Cependant, elles sont rarement utilisées aujourd’hui en raison de la nécessité d’une irradiation UV pour effacer les données.
On utilise plutôt des EEPROM (PROM effaçable électriquement) et des mémoires flash. Toutes deux peuvent être écrites/effacées en recevant des signaux de commande d’un contrôleur, mais la mémoire flash est devenue largement utilisée dans les cartes mémoire et d’autres dispositifs en raison de sa structure qui permet d’atteindre des capacités de stockage particulièrement importantes.
La présence ou l’absence d’une charge injectée dans la grille flottante du MOSFET détermine si les données sont 0 ou 1. Comme l’injection et l’effacement de cette charge utilisent l’effet tunnel, un circuit d’alimentation haute tension est intégré au circuit intégré.
2. RAM
SRAM
La SRAM utilise des circuits de bascule, etc. comme éléments de stockage, et une fois enregistré, le contenu est conservé tant qu’il est alimenté. Comme elle ne nécessite pas d’opération de rafraîchissement comme une DRAM (voir ci-dessous), elle consomme moins d’énergie qu’une DRAM à capacité de mémoire égale et peut être lue/écrite à grande vitesse.
Toutefois, la structure complexe des éléments de mémoire rend difficile l’obtention d’une densité élevée et le coût de fabrication unitaire est élevé. Elles conviennent donc aux applications où l’économie d’énergie et la vitesse élevée sont importantes et sont souvent utilisées, par exemple, comme mémoire cache à grande vitesse placée à l’intérieur du processeur et de la mémoire principale d’un ordinateur.
DRAM
Les DRAM utilisent un transistor et un condensateur pour enregistrer les données. En d’autres termes, l’état du condensateur avec/sans charge est défini comme une donnée 0/1 et enregistré. Le transistor agit comme un interrupteur pour accumuler la charge dans le condensateur.
La configuration du circuit est simple, de sorte que le niveau d’intégration peut être augmenté, mais même si l’interrupteur est à l’état OFF, la charge s’échappe progressivement du condensateur, de sorte que l’écrasement des données est effectué périodiquement pour empêcher la corruption des données due à la fuite de la charge. C’est ce qu’on appelle une opération de rafraîchissement, une fonction propre aux DRAM.