Чествование Роберта Деннарда, отца драм

содержание

• Чествование Роберта Деннарда, отца DRAM
• От DRAM до MOSFET Масштабирование

Не у всех есть возможность достичь бессмертия от одного достижения в своей карьере. У д-ра Роберта Деннарда было два шанса - и благодаря им мир технологий превратился в безудержного, каким он является сегодня.

В дополнение к разработке базового процесса для динамической памяти с произвольным доступом, более известного как DRAM, Деннард также предложил теорию масштабирования, которая позволила миниатюризировать длины каналов полевых транзисторов на основе оксида металла и полупроводника, или полевых МОП-транзисторов, до размеров никогда раньше считалось возможным - сейчас всего несколько нанометров.

За оба этих достижения, которые произошли в течение первого десятилетия карьеры, которая длилась около 50 лет, Деннард был назван лауреатом Киотской премии 2013 года в области передовых технологий в ноябре прошлого года, честь, сопровождаемая золотой медалью в 20 карат, денежный подарок в размере 50 миллионов иен (приблизительно 500 000 долларов США) и диплом «в знак признания пожизненного вклада в жизнь общества». Но Деннард, который говорил со мной ранее на этой неделе из Сан-Диего, где его чествовали и читали лекции в рамках Симпозиума по Киотской премии, не начинал с такими высокими устремлениями.

Инженер Инженер

Он родился в Террелле, штат Техас, в 1932 году, и получил степень бакалавра и магистра по электротехнике в Южном методистском университете в середине 50-х годов, а также степень доктора философии в той же области в Техническом институте Карнеги (ныне Университет Карнеги-Меллона) в 1958 году. IBM в качестве штатного инженера в исследовательском отделе IBM, где, как он признает, его начинания были скромными.

«Я просто изучал основные принципы и получал то, что было широким образованием, но не очень», - сказал он. «Вакуумные трубки, это то, чему нас учили. То, чему нас учили, просто полностью заменяли. Это был замечательный переход, в котором я имел возможность быть на другой стороне».

Но быстро стало ясно, что есть много возможностей для людей, которые были в авангарде этой технологии. «Мы сразу начали мечтать о том, что могут сделать компьютеры», - сказал он. «Вот почему они наняли нас. Компьютеры были запущены, но мы только что прошли вакуумные трубки - были разработаны первые транзисторные инструменты. Была изобретена новая вещь, туннельный диод или диод Эсаки». Мы преследовали множество различных альтернатив, с некоторыми действительно странными, вычислениями с микроволнами. Но в конечном итоге я получил возможность заняться программой микроэлектроники и разработать MOS-технологию, которая должна была стать CMOS, которая является доминирующей технологией сегодня ».

Наращивание DRAM

Во-первых, краткое резюме: как правило, МОП-транзисторы бывают двух разных типов транзисторов: NMOS (n-канал), который формирует проводящий канал и включает транзистор, когда положительное напряжение подается на электрод затвора, или PMOS (р-канал).), что делает обратное. В 1963 году Фрэнк Уонласс из Fairchild Semiconductor адаптировал эту работу в CMOS (комплементарную MOS), конструкцию интегральной схемы, в которой используются оба типа транзисторов, чтобы сформировать затвор, который вообще не использует энергию, пока транзисторы не переключатся.

Хотя достижения Уонласса (он также разработал первые коммерческие интегральные микросхемы MOS в 1963 году) в конечном итоге сыграли важную роль в переопределении системной памяти Деннарда, Деннард не пошел прямым путем к этому моменту. Оперативная память, которая служит временным пространством для хранения данных в вычислительном процессе, использовалась в середине 1960-х годов, но в громоздкой энергозатратной системе проводов и магнитов ее было трудно использовать в большинстве приложений. Как только Деннард решил эту проблему в декабре 1966 года, это быстро изменилось.

«У меня было больше опыта в магнетике, чем в полупроводниках», - сказал он. «Я слышал разговор о том, что ребята из магнетизма пытались сделать, чтобы расширить технологию. Эти ребята собирались сделать действительно дешевое изготовление всей этой вещи, перейдя на ламинированную технологию… Я был удивлен тем, как Это было просто, по сравнению с устройствами с шестью MOS, которые мы использовали для того же самого. Я продолжал так думать, когда шел домой тем вечером. У них было несколько проводов, а у нас было четыре, пять или, может быть, шесть провода, соединяющие вещи вместе. Есть ли более простой способ сделать это?"

«МОП-транзистор - это, в основном, его конденсаторный конденсатор», - продолжил Деннард. «Затвор самого транзистора может накапливать заряд, и если вы не заставите его просочиться, он может оставаться там довольно долго». Поэтому, полагал Деннард, должна быть возможность хранить двоичные данные в виде положительного или отрицательного заряда на конденсаторе. «В сущности, в тот вечер я разработал двух- или трех-транзисторную ячейку DRAM. Но я не был счастлив сократить с шести транзисторов до трех транзисторов. Почему я не могу получить что-то попроще? Я даже не хотел поставить третий транзистор ".

«Я провел пару месяцев, на самом деле анализируя это, и как это работает, и пытаясь найти лучший способ. И однажды я обнаружил, что могу записать эту ячейку памяти через этот первый транзистор, который был действительно базовым, в конденсатор - но затем я мог бы снова включить этот транзистор и разгрузить его в исходную линию данных, из которой он получен. Это было невозможно раньше, но он работал с МОП-транзисторами. Я был доволен этим результатом ».