Spoštovanje Roberta Dennarda, očeta drame

Vsebina

• Spoštovanje Roberta Dennarda, očeta DRAM-a
• Od pomnilnika DRAM do povečanja velikosti MOSFET

Vsi nimajo možnosti, da bi nesmrtnost dosegli z enim dosežkom v karieri. Dr. Robert Dennard je imel dve možnosti - in zaradi njih je tehnološki svet postal juggernaut, kakršen je danes.

Poleg tega, da je zasnoval osnovni postopek za dinamični pomnilnik z naključnim dostopom, bolj znan kot DRAM, je Dennard predlagal tudi teorijo skaliranja, ki je omogočila miniaturizacijo dolžin kanalov polprevodniških tranzistorjev s kovinskim oksidom ali MOSFET do velikosti nikoli prej možno - zdaj le nekaj nanometrov.

Za oba dosežka, ki sta se zgodila v približno desetletju kariere, ki je trajala približno 50 let, je bil Dennard novembra lani imenovan za nagrado iz Kjotske nagrade za napredno tehnologijo, kar je čast, ki jo spremlja 20-karatna zlata medalja, denarno darilo v višini 50 milijonov jenov (približno 500.000 dolarjev) in diplomo "v priznanju za vseživljenjski prispevek družbi." Toda Dennard, ki je z mano govoril v začetku tega tedna iz San Diega, kjer so ga gostili in predaval v okviru simpozija o kjotskih nagradah, se ni začel s tako visokimi težnjami.

Izdelava inženirja

Potem ko se je leta 1932 rodil v Terrellu v Teksasu in sredi 50-ih prejel diplomo iz magistrskega inženirstva na Univerzi Southern Methodist, in doktoriral na istem področju iz Tehničnega inštituta Carnegie (zdaj Univerza Carnegie Mellon) leta 1958, se je pridružil IBM kot inženir kadrov v IBM-ovem oddelku za raziskave, kjer so bili, priznava, njegovi začetki skromni.

"Pravkar sem se učil osnovnih načel in dobil to, kar je široka izobrazba, a ne prav veliko, " je dejal. "Vakuumske cevi, tega smo se učili. Stvari, ki smo se jih učili, so popolnoma zamenjali. To je bil čudovit prehod, ki sem ga imel priložnost biti na drugi strani."

A hitro je postalo jasno, da je bilo veliko priložnosti za ljudi, ki so bili na čelu te tehnologije. "Začeli smo takoj sanjati o tem, kaj lahko dosežejo računalniki, " je dejal. "Zato so nas najeli. Računalniki so se začeli, a šele smo prišli mimo vakuumskih cevi - zasnovani so bili prvi prvi tranzistorski instrumenti. Tu je bila izumljena ta nova stvar, predorska dioda ali Esaki dioda. Sledili smo veliko različnih alternativ z nekaterimi res čudnimi, računalniki z mikrovalovi. Toda sčasoma sem dobil priložnost, da sem se vključil v program mikroelektronike in razvil MOS tehnologijo, ki naj bi postala CMOS, ki je danes prevladujoča tehnologija."

Podpiranje DRAM-a

Najprej kratek povzetek: MOSFET-i so običajno v dveh različnih tranzistorskih vrstah, bodisi NMOS (n-kanalni), ki tvori prevodni kanal in vklopi tranzistor, ko je na elektrodi zapornice nameščena pozitivna napetost, ali PMOS (p-kanal), kar počne ravno nasprotno. Leta 1963 je Frank Wanlass iz Fairchild Semiconductor to delo prilagodil v CMOS (dopolnilni MOS), integrirano vezje, ki uporablja obe vrsti tranzistorjev, da oblikuje vrata, ki sploh ne porabijo moči, dokler tranzistorji ne preklopijo.

Čeprav bi Wanlassova napredovanja (razvil je tudi prve komercialne integrirane vezi MOS leta 1963) na koncu izkazala ključno vlogo pri ponovnem definiranju sistemskega pomnilnika Dennarda, Dennard ni šel po tej poti. RAM, ki služi kot začasni prostor za shranjevanje podatkov v procesu računanja, je bil sicer v uporabi sredi šestdesetih let prejšnjega stoletja, vendar je bil v okornem, napačnem sistemu žic in magnetov, ki je otežil uporabo v večini aplikacij. Ko se je Dennard decembra 1966 odločil za težavo, ni trajalo dolgo, da se je to spremenilo.

"Imel sem več ozadja magnetnosti kot sem v polprevodnikih, " je dejal. "Slišal sem pogovor o tem, kaj so magnetni fantje poskušali narediti za razširitev tehnologije. Ti fantje bodo naredili nekaj resnično poceni izdelave za to celotno stvar z laminatno tehnologijo… Bil sem presenečen nad tem, kako Ta stvar je bila preprosta v primerjavi s šestimi MOS napravami, ki smo jih uporabljali za isto stvar. Še naprej sem razmišljal tako, ko sem se tistega večera odpravil domov. Njihovi pari so imeli nekaj žic, naša pa štiri, pet ali morda šest žice, ki stvari povezujejo skupaj. Ali obstaja bolj osnovni način za to?"

"MOS tranzistor je v bistvu njegova igra kot kondenzator, " je nadaljeval Dennard. "Vrata tranzistorja lahko shranijo naboj, in če ga ne izpustite, lahko tam ostane precej dolgo." Zato je, kot je dejal Dennard, moralo biti omogočeno shranjevanje binarnih podatkov kot pozitivno ali negativno naelektrenje v kondenzatorju. "V bistvu sem v tistem večeru razvil dvo- ali tri-tranzistorjsko DRAM celico. A nisem bil vesel, ko sem prešel iz šestih tranzistorjev na samo tri tranzistorje. Zakaj ne morem dobiti nekaj preprostejšega? postaviti v tretji tranzistor."

"Nekaj ​​mesecev sem resnično analiziral to in kako to deluje in poskušal razbrati boljši način. In nekega dne sem ugotovil, da lahko to spominsko celico napišem skozi prvi tranzistor, ki je bil resnično bazičen, v kondenzator - ampak potem bi lahko spet vključil ta tranzistor in ga izpraznil v prvotno podatkovno vrstico, iz katere je prišel. To prej ni bilo mogoče, vendar je delal z MOS tranzistorji. S tem rezultatom sem bil zadovoljen."