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Types et technologies de mémoire à semi-conducteurs

Types et technologies de mémoire à semi-conducteurs


La mémoire à semi-conducteurs est utilisée dans tout assemblage électronique qui utilise la technologie de traitement informatique. La mémoire à semi-conducteurs est le composant électronique essentiel nécessaire à tout assemblage de circuits imprimés sur ordinateur.

En plus de cela, les cartes mémoire sont devenues des éléments courants pour stocker temporairement des données - tout, des cartes mémoire flash portables utilisées pour le transfert de fichiers, aux cartes mémoire à semi-conducteurs utilisées dans les appareils photo, les téléphones portables, etc.

L'utilisation de la mémoire à semi-conducteurs a augmenté et la taille de ces cartes mémoire a augmenté à mesure que le besoin de quantités de stockage de plus en plus grandes est nécessaire.

Pour répondre aux besoins croissants de mémoire à semi-conducteurs, de nombreux types et technologies sont utilisés. À mesure que la demande augmente, de nouvelles technologies de mémoire sont introduites et les types et technologies existants sont encore développés.

Une variété de technologies de mémoire différentes sont disponibles - chacune adaptée à différentes applications. Des noms tels que ROM, RAM, EPROM, EEPROM, mémoire Flash, DRAM, SRAM, SDRAM, ainsi que F-RAM et MRAM sont disponibles, et de nouveaux types sont en cours de développement pour améliorer les performances.

Des termes tels que DDR3, DDR4, DDR5 et bien d'autres sont utilisés et font référence à différents types de mémoire à semi-conducteur SDRAM.

De plus, les dispositifs à semi-conducteurs sont disponibles sous de nombreuses formes: circuits intégrés pour assemblage de cartes imprimées, cartes mémoire USB, cartes Compact Flash, cartes mémoire SD et même disques durs à semi-conducteurs. La mémoire à semi-conducteurs est même incorporée dans de nombreuses puces de microprocesseur en tant que mémoire embarquée.

Mémoire à semi-conducteurs: principaux types

Il existe deux types ou catégories principaux qui peuvent être utilisés pour la technologie des semi-conducteurs. Ces types ou catégories de mémoire différencient la mémoire de la manière dont elle fonctionne:

  • RAM - Mémoire à accès aléatoire: Comme son nom l'indique, la RAM ou mémoire à accès aléatoire est une forme de technologie de mémoire à semi-conducteurs qui est utilisée pour lire et écrire des données dans n'importe quel ordre - en d'autres termes, selon les besoins du processeur. Il est utilisé pour des applications telles que l'ordinateur ou la mémoire du processeur où les variables et autres sont stockées et sont requises de manière aléatoire. Les données sont stockées et lues plusieurs fois vers et depuis ce type de mémoire.

    La mémoire à accès aléatoire est utilisée en quantités énormes dans les applications informatiques, car la technologie actuelle de calcul et de traitement nécessite de grandes quantités de mémoire pour leur permettre de gérer les applications gourmandes en mémoire utilisées aujourd'hui. De nombreux types de RAM, y compris la SDRAM avec ses variantes DDR3, DDR4 et bientôt DDR5, sont utilisées en grande quantité.

  • ROM - Mémoire en lecture seule: Une ROM est une forme de technologie de mémoire à semi-conducteurs utilisée dans laquelle les données sont écrites une fois et ensuite non modifiées. Compte tenu de cela, il est utilisé lorsque les données doivent être stockées de manière permanente, même lorsque l'alimentation est coupée - de nombreuses technologies de mémoire perdent les données une fois l'alimentation coupée.

    En conséquence, ce type de technologie de mémoire à semi-conducteurs est largement utilisé pour stocker des programmes et des données qui doivent survivre lorsqu'un ordinateur ou un processeur est mis hors tension. Par exemple, le BIOS d'un ordinateur sera stocké dans la ROM. Comme son nom l'indique, les données ne peuvent pas être facilement écrites sur la ROM. Selon la technologie utilisée dans la ROM, l'écriture initiale des données dans la ROM peut nécessiter un matériel spécial. Bien qu'il soit souvent possible de modifier les données, ce gain nécessite un matériel spécial pour effacer les données prêtes pour l'écriture de nouvelles données.

Comme on peut le voir, ces deux types de mémoire sont très différents et, par conséquent, ils sont utilisés de manière très différente.

Chacune des technologies de mémoire à semi-conducteurs décrites ci-dessous appartient à l'un de ces deux types de catégorie. chaque technologie offre ses propres avantages et est utilisée d'une manière particulière ou pour une application particulière.

Technologies de mémoire à semi-conducteurs

Il existe une grande variété de types de ROM et de RAM disponibles. Souvent, le nom global de la technologie de mémoire inclut les initiales RAM ou ROM, ce qui donne un guide quant au type global de format de la mémoire.

Avec la technologie qui progresse rapidement, non seulement les technologies établies progressent avec la technologie SDRAM passant de la DDR3 à la DDR4 puis à la DDR5, mais la mémoire Flash utilisée dans les cartes mémoire se développe également, tout comme les autres technologies.

En plus de cela, de nouvelles technologies de mémoire arrivent sur la scène et elles commencent à avoir un impact sur le marché, permettant aux circuits de processeurs de fonctionner plus efficacement.

Les différents types de mémoire ou technologies de mémoire sont détaillés ci-dessous:

  • DRACHME: La RAM dynamique est une forme de mémoire à accès aléatoire. La DRAM utilise un condensateur pour stocker chaque bit de données, et le niveau de charge de chaque condensateur détermine si ce bit est un 1 ou un 0 logique.

    Cependant, ces condensateurs ne maintiennent pas leur charge indéfiniment et les données doivent donc être rafraîchies périodiquement. En raison de ce rafraîchissement dynamique, il gagne son nom de RAM dynamique. La DRAM est la forme de mémoire à semi-conducteurs qui est souvent utilisée dans les équipements, y compris les ordinateurs personnels et les postes de travail, où elle forme la RAM principale de l'ordinateur. Les dispositifs à semi-conducteurs sont normalement disponibles sous forme de circuits intégrés à utiliser dans l'assemblage de PCB sous la forme de dispositifs de montage en surface ou moins fréquemment maintenant en tant que composants plombés.


  • EEPROM: Il s'agit d'une mémoire morte programmable effaçable électriquement. Les données peuvent être écrites sur ces dispositifs à semi-conducteurs et elles peuvent être effacées en utilisant une tension électrique. Ceci est généralement appliqué à une épingle d'effacement sur la puce. Comme les autres types de PROM, l'EEPROM conserve le contenu de la mémoire même lorsque l'alimentation est coupée. Comme les autres types de ROM, l'EEPROM n'est pas aussi rapide que la RAM.

  • EPROM: Il s'agit d'une mémoire morte programmable effaçable. Ces dispositifs à semi-conducteurs peuvent être programmés puis effacés ultérieurement. Ceci est normalement réalisé en exposant le dispositif semi-conducteur lui-même à la lumière ultraviolette. Pour permettre cela, il y a une fenêtre circulaire dans le paquet de l'EPROM pour permettre à la lumière d'atteindre le silicium de l'appareil. Lorsque la PROM est en cours d'utilisation, cette fenêtre est normalement couverte par une étiquette, en particulier lorsque les données doivent être conservées pendant une période prolongée.

    La PROM stocke ses données sous forme de charge sur un condensateur. Il y a un condensateur de stockage de charge pour chaque cellule et celui-ci peut être lu à plusieurs reprises si nécessaire. Cependant, il s'avère qu'après de nombreuses années, la charge peut fuir et les données peuvent être perdues.

    Néanmoins, ce type de mémoire à semi-conducteurs était autrefois largement utilisé dans les applications où une forme de ROM était requise, mais où les données devaient être modifiées périodiquement, comme dans un environnement de développement, ou lorsque les quantités étaient faibles.

  • Mémoire flash: La mémoire flash peut être considérée comme un développement de la technologie EEPROM. Des données peuvent y être écrites et effacées, bien que seulement par blocs, mais les données peuvent être lues sur une base de cellule individuelle.

    Pour effacer et reprogrammer des zones de la puce, des tensions de programmation à des niveaux disponibles dans l'équipement électronique sont utilisées. Il est également non volatil, ce qui le rend particulièrement utile. En conséquence, la mémoire Flash est largement utilisée dans de nombreuses applications, y compris les clés USB, les cartes mémoire Compact Flash, les cartes mémoire SD et maintenant aussi les disques durs à semi-conducteurs pour les ordinateurs et de nombreuses autres applications.


  • F-RAM: La RAM ferroélectrique est une technologie de mémoire à accès aléatoire qui présente de nombreuses similitudes avec la technologie DRAM standard. La principale différence est qu'il incorpore une couche ferroélectrique au lieu de la couche diélectrique plus habituelle et cela fournit sa capacité non volatile. Comme il offre une capacité non volatile, F-RAM est un concurrent direct de Flash.

  • MRAM: Il s'agit de RAM magnéto-résistive ou de RAM magnétique. Il s'agit d'une technologie de mémoire RAM non volatile qui utilise des charges magnétiques pour stocker des données au lieu de charges électriques.

    Contrairement aux technologies comprenant la DRAM, qui nécessitent un flux constant d'électricité pour maintenir l'intégrité des données, la MRAM conserve les données même lorsque l'alimentation est coupée. Un avantage supplémentaire est qu'il ne nécessite qu'une faible puissance pour un fonctionnement actif. En conséquence, cette technologie pourrait devenir un acteur majeur de l'industrie électronique maintenant que des procédés de production ont été développés pour permettre sa production.


  • P-RAM / PCM: Ce type de mémoire à semi-conducteurs est connu sous le nom de mémoire à accès aléatoire à changement de phase, P-RAM ou simplement mémoire à changement de phase, PCM. Il est basé sur un phénomène où une forme de verre de chalcogénure change d'état ou de phase entre un état amorphe (haute résistance) et un état polycristallin (faible résistance). Il est possible de détecter l'état d'une cellule individuelle et donc de l'utiliser pour le stockage de données. Actuellement, ce type de mémoire n'a pas été largement commercialisé, mais on s'attend à ce qu'il soit un concurrent de la mémoire flash.
  • BAL DE PROMO: Cela signifie Mémoire morte programmable. C'est une mémoire à semi-conducteurs sur laquelle des données ne peuvent être écrites qu'une seule fois - les données qui y sont écrites sont permanentes. Ces mémoires sont achetées dans un format vierge et elles sont programmées à l'aide d'un programmateur PROM spécial.

    En général, une PROM consiste en un tableau de liens fusibles dont certains sont "soufflés" pendant le processus de programmation pour fournir le modèle de données requis.

  • SDRAM: DRAM synchrone. Cette forme de mémoire à semi-conducteurs peut fonctionner à des vitesses plus rapides que la DRAM conventionnelle. Il est synchronisé sur l'horloge du processeur et est capable de garder deux jeux d'adresses mémoire ouverts simultanément. En transférant alternativement les données d'un ensemble d'adresses, puis de l'autre, la SDRAM réduit les délais associés à la RAM non synchrone, qui doit fermer une banque d'adresses avant d'ouvrir la suivante.

    Au sein de la famille SDRAM, plusieurs types de technologies de mémoire sont visibles. Celles-ci sont désignées par les lettres DDR - Double Data Rate. La DDR4 est actuellement la dernière technologie, mais elle sera bientôt suivie par la DDR5 qui offrira des améliorations significatives en termes de performances.


  • SRAM: Mémoire statique à accès aléatoire. Cette forme de mémoire à semi-conducteurs tire son nom du fait que, contrairement à la DRAM, les données n'ont pas besoin d'être rafraîchies dynamiquement.

    Ces dispositifs à semi-conducteurs sont capables de prendre en charge des temps de lecture et d'écriture plus rapides que la DRAM (généralement 10 ns contre 60 ns pour la DRAM), et en plus son temps de cycle est beaucoup plus court car il n'a pas besoin de faire une pause entre les accès. Cependant, ils consomment plus d'énergie, ils sont moins denses et plus chers que la DRAM. En conséquence, la SRAM est normalement utilisée pour les caches, tandis que la DRAM est utilisée comme principale technologie de mémoire à semi-conducteurs.


La technologie des mémoires à semi-conducteurs se développe à un rythme rapide pour répondre aux besoins toujours croissants de l'industrie électronique. Non seulement les technologies existantes elles-mêmes sont développées, mais des quantités considérables de recherche sont investies dans de nouveaux types de technologie de mémoire à semi-conducteurs.

En ce qui concerne les technologies de mémoire actuellement utilisées, les versions SDRAM comme la DDR4 sont en cours de développement pour fournir une DDR5 qui offrira des améliorations de performances significatives. Avec le temps, la DDR5 sera développée pour fournir la prochaine génération de SDRAM.

D'autres formes de mémoire sont présentes dans la maison sous la forme de clés USB, de cartes Compact Flash, de cartes CF ou de cartes mémoire SD pour appareils photo et autres applications, ainsi que de disques durs SSD pour ordinateurs.

Les dispositifs à semi-conducteurs sont disponibles dans une large gamme de formats pour répondre aux différents assemblages de circuits imprimés et à d'autres besoins.

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