4DS Memory Limited a annoncé un nouveau type de technologie ReRAM pour le traitement de l'intelligence artificielle, apportant une mémoire persistante à large bande passante et à haute endurance pour les applications de big data et de réseaux neuronaux. La commutation d'interface de 4DS basée sur la technologie ReRAM PCMO (Praséodyme, Calcium, Manganèse, Oxygène) offre des avantages significatifs par rapport aux autres technologies ReRAM filamentaires et est la première entreprise à développer cette technologie non volatile persistante à haute vitesse et à haute endurance sur un nœud CMOS avancé. L'un des plus grands défis du marché de l'intelligence artificielle est que les architectures CPU traditionnelles ne peuvent pas gérer efficacement les volumes massifs de données qui doivent être lues dans la puce, traitées et dont les résultats doivent être retranscrits hors de la puce.

Bien que les nouvelles architectures de puces intègrent la mémoire dans le calcul (Compute in Memory), cette approche est limitée par le type de mémoire qu'elles peuvent utiliser et qui peut être suffisamment rapide, ainsi que par la quantité de mémoire qui peut être intégrée. Avec ces modèles de plus grande taille, les défis de la sauvegarde et de la récupération des données informatiques se sont également accrus. Outre la vitesse, l'efficacité énergétique est également devenue de plus en plus importante, car le traitement de l'IA devrait consommer 10 fois plus d'énergie d'ici 2026 qu'en 2023, selon l'Agence internationale de l'énergie.

Le 4DS ne nécessitant pas de rafraîchissement dans sa fenêtre de persistance et pouvant être "rafraîchi" dans la fenêtre de fonctionnement de la DRAM ("rafraîchissement caché"), il est le seul à pouvoir offrir une technologie de mémoire à grande bande passante et à grande endurance, économe en énergie, pour l'ère de l'IA. Les principales caractéristiques de la ReRAM à base de surface de 4DS sont les suivantes : Programmation à base de surface, à faible densité de courant, à haute endurance et évolutive avec le nœud technologique ; grande réactivité avec un temps d'écriture extrêmement rapide de 4,7 ns pour une écriture à faible consommation d'énergie par bit aux vitesses DRAM ; mémoire persistante à large bande passante pour une protection des données à haute performance ; mémoire à haute endurance avec jusqu'à 109 d'endurance démontrée ; partitionnement dynamique : Les secteurs à haute endurance et à haute rétention peuvent être alloués dynamiquement avec une rétention des données allant de quelques heures à plusieurs jours, voire plusieurs mois ; cellule de 20 nm à haute échelle et haute densité dont la démonstration sera faite au quatrième trimestre 2024 ; intégration simple dans tout processus CMOS avancé à l'aide d'un équipement de fabrication standard. 4DS a conclu un accord de développement avec l'imec, un centre de recherche et d'innovation de premier plan dans le domaine de la nanoélectronique et des technologies numériques, basé en Belgique, pour une puce Mb de 20 nm avec 1,6 milliard d'éléments qui sera mise en œuvre à l'imec en 2024.PCMO ReRAM appartient à une classe de ReRAM à commutation d'interface où le mécanisme de commutation est basé sur les caractéristiques d'interface de la cellule.

Plus précisément, toute la zone d'interface est impliquée dans la commutation, c'est pourquoi on parle aussi parfois de commutation basée sur la zone. Les ions d'oxygène, qui permettent la conduction à travers la cellule, sont déplacés à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule par l'impulsion du champ électrique. Lorsque l'oxygène est présent, la cellule est conductrice et on dit qu'elle est SET.

De même, lorsque l'oxygène est éliminé, le chemin du courant est perdu et on dit que la cellule est réinitialisée. Comme toute la zone d'interface est impliquée, la densité de courant est maintenue au minimum, ce qui contribue à la grande endurance de la cellule.