Les technologies de stockage dans l'IoT : La mémoire CBRAM à ultra faible consommation

Vous vous rappelez des disquettes qu'on utilisait il y a longtemps ? Mon ordinateur de l'époque avait deux lecteurs de disquettes : un dans lequel on insérait la disquette avec le programme et un qui accueillait une disquette de données. L’invention du disque dur a tout révolutionné, et l'espace de stockage a véritablement explosé. La capacité de stockage de la mémoire continue d’augmenter de nos jours, mais la taille n'est plus un enjeu aussi important qu'avant. Avec l’avènement de l'internet des objets (IoT), l'utilisation de l'énergie est le prochain grand défi. On envisage de plus en plus d'appareils intelligents – voire des villes intelligentes –, des appareils connectés qui auront besoin d'une mémoire à très faible consommation. Or, la mémoire CBRAM (« conductive bridging random access memory », ou mémoire vive à pont conducteur) nécessite justement une très faible puissance pour fonctionner. ADESTO est la principale société à développer cette technologie, qui est théoriquement capable de fonctionner avec un centième de la puissance nécessaire aux autres technologies de stockage.

Heureusement, c'est fini tout ça !

Un faible besoin en énergie

Je viens d'affirmer que la taille du dispositif de stockage importait peu, mais ce n'est pas tout à fait vrai. À mesure que les dispositifs se miniaturisent, ils vont nécessiter une mémoire de moins en moins encombrante, capable de fonctionner avec des piles minuscules. Les vêtements sont un bon exemple de cette tendance à la miniaturisation et à l'optimisation de la consommation énergétique. Les petits gadgets ne sont pourtant pas les seuls dans ce cas : les larges réseaux de capteurs de l'IoT nécessitent aussi des solutions de faible consommation.

La puissance des ordinateurs a agumenté avec le temps, tout comme la capacité de la mémoire. On raconte que nos smartphones sont  plusieurs millions de fois plus puissants que les ordinateurs utilisés par la NASA pour voyager de la terre à la lune. Les petits objets connectés portables n'ont pas encore atteint ce niveau, mais ils s'en approchent. Ces gadgets sont de plus en plus puissants – les montres connectées se dotent progressivement de capteurs intégrés et disposent déjà d'interfaces utilisateur avancées et d'applications dédiées. Les divers processeurs, capteurs et applications ont tous besoin d'une quantité d'énergie spécifique pour fonctionner correctement. Dans le cas contraire, il faudrait retirer sa montre pour la recharger plusieurs fois par jour, ce qui n'est pas très agréable.

Passons à présent aux appareils utilisés dans les réseaux étendus de faible puissance (LPWAN), dont les besoins en énergie sont modestes. Les gens rêvent d'une « ville intelligente » depuis des siècles, où les voitures se garent toutes seules, où l'infrastructure est contrôlée et entretenue avec efficacité et où les données sont exploitées dans l'intérêt général. Quel est le point commun de tous ces systèmes ? Ils sont composés de centaines, voire de milliers de capteurs répartis sur de vastes étendues et nécessitent le recours aux LPWAN. « Low power » fait partie de l’acronyme LPWAN, c'est donc un élément indispensable. Si vous surveillez le système de distribution de l'eau d'une ville avec des milliers de capteurs souterrains, vous remarquerez qu'il n'est pas pratique de remplacer les batteries tous les trois mois. C’est pourquoi il vous faut des solutions mémoire à faible consommation pour ces capteurs, ainsi que des réseaux à faible consommation énergétique. En effet, tous ces capteurs auront besoin de mémoire pour collecter des données et les redistribuer.

La mémoire CBRAM est aussi révolutionnaire que le disque dur face à la disquette.

La place de la mémoire CBRAM dans l’IoT

Tout comme Seagate a révolutionné le secteur de la mémoire avec son disque dur compact, Adesto travaille sur une nouvelle mémoire à faible consommation. L'entreprise a développé un type de mémoire CBRAM qui utilise nettement moins d’énergie que les technologies actuelles. Cette mémoire est si peu gourmande qu'elle peut se passer de batterie dans certains cas.

La CBRAM est un nouveau type de mémoire non volatile qui appartient à la catégorie des « RRAM » (Resistive Random Access Memory). Le terme « non volatile » est très important, car cela signifie que la CBRAM, comme la mémoire flash, peut stocker des données même si elle n'est pas reliée à une source électrique. Cette fonctionnalité permettra à la mémoire CBRAM de passer à un état de veille profonde, où elle ne consomme aucune énergie si elle n'est pas utilisée. En fonctionnement, la CBRAM d'Adesto sera capable de lire et d'écrire avec un centième de l’énergie nécessaire aux solutions comme la mémoire flash. Voilà enfin des performances à la hauteur des exigences de l’IoT ! Avec des besoins en énergie aussi faibles, certains circuits n'auront pas même besoin de batterie.

Les batteries sont le talon d'Achille des larges réseaux de capteurs. Il est logique qu'un appareil fonctionnant sur batterie finisse par s'arrêter s'il n’est pas relié à un système de recharge. C’est pourquoi la recherche se penche aujourd'hui sur des puces capables de récolter l’énergie pendant le fonctionnement de l'appareil et de recharger les batteries, voire de s'y substituer. La mémoire CBRAM d'Adesto est tellement peu gourmande qu’elle pourrait théoriquement fonctionner à l'aide de ces puces récolteuses d'énergie. Imaginez ne plus jamais devoir descendre dans un réseau d’égouts pour changer une énième fois la batterie d'un capteur. D'accord, vous n'aurez peut-être jamais à le faire, mais imaginez ne pas avoir besoin de recharger votre fourchette intelligente ou les capteurs de vos chaussettes. Tout cela sera possible grâce à la mémoire CBRAM.

L’Internet des objets est un domaine passionnant mais encore jalonné d'obstacles. On essaie toujours d'insuffler un semblant de bon sens aux appareils et de développer des circuits peu gourmands. Les cartes écoénergétiques ont besoin d'une mémoire qui soit tout aussi économe en électricité. Or, la mémoire CBRAM est une technologie susceptible de répondre aux besoins énergétiques de l’IoT en matière de stockage.

J'imagine que vous avez hâte d'expérimenter et de commencer à concevoir avec ce nouveau composant mémoire. Si vous pensez qu'un logiciel de pointe vous sera utile pour exploiter cette technologie nouvelle génération, essayez CircuitStudio. Il intègre une large gamme de fonctionnalités avancées qui vous permettront de réaliser votre projet en économisant de l'énergie.

Vous avez des questions sur le stockage dans le cadre de l’Internet des objets ? Contactez un expert Altium.