Вшановуючи Роберта Деннарда, батька драм

Зміст

• Шануй Роберта Деннарда, батька DRAM
• Від DRAM до масштабування MOSFET

Не кожен має можливість досягти безсмертя від одного досягнення у своїй кар’єрі. Доктор Роберт Деннард мав два шанси - і через них світ технологій став тим джунгернавтом, яким він є сьогодні.

На додаток до розробки основного процесу динамічної пам'яті з випадковим доступом, більш відомої як DRAM, Деннард також запропонував теорію масштабування, яка дозволила мініатюризувати довжину каналів напівпровідникових польових транзисторів з оксидом металу або MOSFET, аж до розмірів ніколи до того, як думка була можливою - тепер лише кілька нанометрів

За обидва ці досягнення, які відбулися протягом приблизно першого десятиліття кар'єри, яка тривала приблизно 50 років, в минулому листопаді Деннард був названий лауреатом Кіотської премії 2013 року в галузі передових технологій - честь, яка супроводжується золотою медаллю в 20 карат, грошовий подарунок у розмірі 50 мільйонів ієн (приблизно 500 000 доларів) та диплом "за визнання довічного внеску в суспільство". Але Деннард, який говорив зі мною на початку цього тижня з Сан-Дієго, де його відвідували та читали лекції в рамках симпозіуму Кіотської премії, не почався з таких високих прагнень.

Інженер-інженер

Після народження в Терреллі, штат Техас, в 1932 році і отримавши ступінь бакалавра і магістра в галузі електротехніки в Південному методистському університеті в середині 50-х, а також доктора наук з тієї ж галузі з Технічного інституту Карнегі (нині університет Карнегі Меллона) в 1958 році, він приєднався IBM, як інженер з персоналу, у відділі досліджень IBM, де, зізнається він, його початки були скромними.

"Я просто вивчав основні принципи і отримував те, що було широкою освітою, але не дуже", - сказав він. "Вакуумні пробірки, це те, чого ми навчали. Те, чого ми навчали, просто повністю замінили. Це був чудовий перехід, який я мав можливість бути з іншого боку".

Але швидко стало зрозуміло, що для людей, які стояли на передньому плані цієї технології, було багато можливостей. "Ми почали одразу мріяти про те, що можуть досягти комп'ютери", - сказав він. "Тому вони найняли нас. Комп'ютери почалися, але ми тільки пройшли повз вакуумні трубки - розроблялися перші транзисторні прилади. Була винайдена ця нова річ, тунельний діод або діод Есакі. Ми переслідували багато різних альтернатив з деякими по-справжньому дивними, обчислюючи мікрохвильовими пічками. Але врешті-решт я отримав можливість потрапити в програму мікроелектроніки та розвинути технологію MOS, яка мала стати CMOS, що є домінуючою технологією сьогодні ".

Посилення DRAM

По-перше, короткий підсумок: як правило, MOSFET бувають двох різних типів транзисторів, або NMOS (n-канал), який утворює провідний канал і включається транзистор, коли на електрод затвора подається позитивна напруга, або PMOS (p-канал) ), що робить навпаки. У 1963 р. Френк Ванласс із Fairchild Semiconductor адаптував цю роботу до CMOS (додаткової MOS), інтегрованої схеми, яка використовує обидва типи транзисторів для формування затвора, який зовсім не використовує живлення, поки транзистори не перемикаються.

Хоча просування Wanlass (він також розробив перші комерційні інтегральні схеми MOS в 1963 році), врешті-решт виявиться важливим для переосмислення системної пам'яті Деннард, Деннард не пройшов прямого шляху до цієї точки. Оперативна пам’ять, яка служить тимчасовим простором для зберігання даних в обчислювальному процесі, використовувалася в середині 1960-х, але вона була в громіздкій потужній системі проводів і магнітів, що ускладнювало її використання у більшості програм. Після того, як Деннард вирішив свою проблему в грудні 1966 року, це не зайняло багато часу.

"У мене було більше досвіду в магнетиці, ніж у напівпровідниках", - сказав він. "Я почув розмову про те, що хлопці з магнетики намагалися зробити, щоб розширити технологію. Ці хлопці збиралися зробити щось справді недороге виготовлення всього цього, перейшовши на ламіновану технологію … Мене здивувало те, як ця річ була простою, порівняно з шістьма пристроями MOS, якими ми користувалися, щоб зробити те саме. Я продовжував думати таким чином, коли того вечора їхав додому. У них було кілька проводів, а в нас чотири, п’ять, а може, шість проводів, що з'єднують речі разом. Чи є більш основний спосіб це зробити? "

"MOS транзистор - це, в основному, його концерт як конденсатор", - продовжив Деннард. "Сам затвор транзистора може зберігати заряд, і якщо ви не змусите його просочуватися, він може залишатися там досить довго". Тому, міркував Деннард, слід зберігати двійкові дані як позитивний чи негативний заряд на конденсаторі. "Я, по суті, в той вечір розробив для дво- або три-транзисторної DRAM-осередку. Але я не був радий перерізати з шести транзисторів лише три транзистори. Чому я не можу отримати щось простіше? Навіть не хотів поставити третій транзистор ".

"Я провів пару місяців, дійсно аналізуючи це, і як це працює, і намагаюся зрозуміти кращий спосіб. І одного разу я виявив, що можу записати цю комірку пам'яті через цей перший транзистор, який був дійсно базовим, в конденсатор - але тоді я міг би знову увімкнути цей транзистор і розрядити його в оригінальній лінії даних, з якої він був. Це раніше було неможливо, але він працював з MOS-транзисторами. Я був задоволений цим результатом "