RAM
Dans les laboratoires américains des années 1960, une contradiction flagrante tourmente les ingénieurs. D’un côté, ils miniaturisent les composants logiques jusqu’à la taille d’un petit pois. De l’autre, ils conservent des systèmes de mémoire à tores magnétiques gros comme des barils. Ces dispositifs hérités des années 1950 fonctionnent certes à merveille, mais leur encombrement est grotesque face aux progrès de l’intégration.
Bob Norman de Fairchild Semiconductor cherche une issue dès 1961. Il imagine d’intégrer plusieurs circuits flip-flop sur une puce de silicium, chaque élément stockant un bit d’information. L’idée séduit sur le papier, mais la technologie refuse de suivre. Les dirigeants de Fairchild rangent le projet au placard, le jugeant irréalisable. Pourtant, Texas Instruments livre à l’US Air Force un petit ordinateur équipé de quelques centaines de bits de mémoire semi-conductrice. Cette démonstration prouve que le concept tient la route, à petite ou grande échelle. IBM flaire le potentiel et publie en 1965 un rapport ambitieux baptisé Potential for Monolithic Megabit Memories. L’entreprise pousse l’expérimentation en développant une puce de 16 bits pour le System/360 Model 95, machine spécialement conçue pour les besoins de la NASA en 1966.
Tom Longo bouleverse la donne l’année suivante. Avec son équipe de Transitron, il met au point la première puce de mémoire commerciale multi-cellules. Ces 16 bits exploitent la technologie TTL et trouvent immédiatement preneur chez Honeywell. Le succès pousse Fairchild et Texas Instruments à développer leurs propres versions.
Depuis les laboratoires d’IBM, Robert Dennard révolutionne l’approche en 1966. Il invente la cellule DRAM à un transistor, prouesse technique qui simplifie radicalement l’architecture des mémoires. Les cellules SRAM existantes nécessitent plusieurs transistors par bit stocké. Cette innovation ouvre la voie aux mémoires DRAM modernes.
Fairchild relance ses ambitions en 1967 avec le programme SAM (Semiconductor Advanced Memory). L’objectif est de produire une puce de 64 bits. L’année suivante, des constructeurs proposent des mémoires TTL de cette capacité, organisées en 16 mots de 4 bits chacun, dont les temps d’accès atteignent 60 nanosecondes.
Radiation Inc., future Harris Semiconductor, introduit en 1969 les mémoires PROM (Programmable Read-Only Memory). Ces composants programmables par l’utilisateur séduisent les développeurs d’ordinateurs. Ils autorisent la modification du microcode lors des phases de débogage, souplesse inédite qui accélère le développement des systèmes.
En 1970 avec l’Intel 1103, William Regitz et Joel Karp, épaulés par Ted Hoff et Ted Rowe, mettent au point la première DRAM commercialement viable. Cette puce de 1 024 bits souffre encore de limitations en vitesse et en simplicité d’usage, mais elle prouve définitivement que les mémoires semi-conductrices peuvent équiper les ordinateurs.
Dov Frohman frappe fort l’année suivante avec l’Intel 1702, première mémoire EPROM. Cette invention exploite une technique de grille flottante imaginée chez Bell Labs. Le principe : programmer électriquement la mémoire et l’effacer par exposition aux ultraviolets à travers une petite fenêtre en quartz ménagée dans le boîtier.
Bob Proebsting de Mostek change les règles en 1973. Sa MK 4096 propose 4 Kbit dans un boîtier de seulement 16 broches grâce à une technique astucieuse d’adressage multiplexé. Cette approche influence toutes les générations suivantes de DRAM, comme un standard industriel.
La course à la capacité s’emballe. Les puces de 16 Kbit arrivent en 1976, exploitant une technologie à double couche de polysilicium qui optimise l’agencement des cellules mémoire. Les 64 Kbit suivent en 1979, puis les 256 Kbit en 1982. Chaque génération apporte son lot d’innovations technologiques et repousse les limites de la miniaturisation.
En 1983, Intel frappe un grand coup avec la première DRAM CMOS d’1 Mbit. Cette transition technologique vers le CMOS dessine l’avenir du secteur. Paradoxalement, Intel abandonne peu après le marché des DRAM, laissant le champ libre à ses concurrents japonais et coréens qui s’engouffrent dans la faille.
L’innovation continue avec les puces d’1 Mbit en 1986. Ces composants inaugurent l’usage de cellules mémoire non planaires, empilées ou creusées en tranchée pour gagner de la place. Les capacités grimpent inexorablement : 4 Mbit en 1988, 16 Mbit en 1991, 64 Mbit en 1994. Chaque bond technologique s’accompagne de contraintes de fabrication toujours plus redoutables.
L’année 1998 voit naître les DRAM de 256 Mbit qui introduisent les diélectriques à haute permittivité. Cette innovation matérielle autorise la poursuite de la miniaturisation tout en conservant les propriétés électriques nécessaires au bon fonctionnement des cellules mémoire.
Cette course effrénée aux performances suit la loi de Moore avec une régularité saisissante. Le doublement des capacités tous les deux ans environ s’accompagne d’une chute vertigineuse du coût par bit stocké. Cette démocratisation économique propulse les mémoires vives dans tous les appareils électroniques, des ordinateurs personnels aux téléphones portables.