Vyznamenanie lorda lorda, otca drámy

obsah

• Vyznamenanie Roberta Dennarda, otca DRAM
• Z DRAM na MOSFET škálovanie

Nie každý má možnosť dosiahnuť nesmrteľnosť z jedného úspechu vo svojej kariére. Robert Dennard mal dve šance - a vďaka nim sa svet technológií stal juggernautom, akým je dnes.

Okrem navrhovania základného procesu pre dynamickú pamäť s priamym prístupom, ktorá je známejšia ako DRAM, Dennard tiež navrhol teóriu škálovania, ktorá umožnila miniaturizáciu dĺžok kanálov polovodičových tranzistorov s oxidom kovu polovodičového poľa alebo MOSFET až na veľkosť nikdy predtým, ako to bolo možné - teraz len niekoľko nanometrov.

Za oba tieto úspechy, ktoré sa udiali približne v prvej dekáde kariéry trvajúcej približne 50 rokov, bol tento deň v novembri Dennard menovaný laureátom ceny za Kjótsky rok 2013 v oblasti vyspelých technológií v roku 2013, čo je poctou, ktorá je sprevádzaná 20-karátovou zlatou medailou, peňažný dar vo výške 50 miliónov jenov (približne 500 000 dolárov) a diplom „ako uznanie celoživotných príspevkov spoločnosti“. Ale Dennard, ktorý so mnou hovoril začiatkom tohto týždňa zo San Diega, kde bol oslávený a prednášal ako súčasť sympózia o ceny v Kjóte, nezačal s takými vznešenými ašpiráciami.

Inžinierske inžinierstvo

Po narodení v Terrell v Texase v roku 1932 a po získaní titulu BS a MS v elektrotechnike na južnej metodologickej univerzite v polovici 50. rokov a doktorátu v rovnakom odbore na Carnegie Technical Institute (teraz Carnegie Mellon University) v roku 1958, nastúpil IBM ako zamestnanecký inžinier vo výskumnej divízii IBM, kde, ako pripúšťa, bol jeho začiatky skromný.

„Len som sa učil základné princípy a dostával to, čo bolo všeobecné vzdelanie, ale nie veľmi, “ povedal. „Vákuové trubice, to sme sa naučili. Veci, ktoré sme sa naučili, sa úplne vymieňali. Bol to úžasný prechod, ktorý som mal možnosť byť na druhej strane.“

Ale rýchlo sa ukázalo, že existuje veľa príležitostí pre ľudí, ktorí boli v popredí tejto technológie. „Hneď sme začali snívať o tom, čo počítače dokážu dosiahnuť, “ povedal. „Preto nás najali. Počítače začali, ale práve sme sa dostali cez vákuové trubice - boli navrhnuté prvé tranzistorové prístroje. Bola vynájdená táto nová vec, tunelová dióda alebo esakiho dióda. Uskutočnili sme veľa rôznych alternatív s niektorými skutočne čudnými alternatívami, výpočtovej techniky s mikrovlnami. Nakoniec som však dostal príležitosť zapojiť sa do mikroelektronického programu a rozvíjať technológiu MOS, ktorá sa mala stať technológiou CMOS, ktorá je dnes dominantnou technológiou. ““

Zvyšovanie DRAM

Po prvé, krátka rekapitulácia: Normálne MOSFETy prichádzajú do dvoch rôznych typov tranzistorov, buď NMOS (n-kanál), ktorý tvorí vodivý kanál a zapína tranzistor, keď je kladné napätie umiestnené na hradlovej elektróde, alebo PMOS (p-kanál)), čo robí opak. V roku 1963 Frank Wanlass z Fairchild Semiconductor túto prácu prispôsobil CMOS (doplnkový MOS), návrh integrovaného obvodu, ktorý využíva oba typy tranzistorov na vytvorenie brány, ktorá nevyužíva vôbec žiadnu energiu, kým sa tranzistory neprepnú.

Aj keď Wanlassove pokroky (v roku 1963 tiež vyvinul prvé komerčné integrované obvody MOS) sa nakoniec ukázali ako nápomocné v Dennardovej redefinovacej pamäti systému, Dennard k tomuto bodu neprišiel priamou cestou. RAM, ktorá slúži ako dočasný úložný priestor pre údaje vo výpočtovom procese, sa používala v polovici šesťdesiatych rokov, ale bola to ťažkopádna, energeticky náročná sieť drôtov a magnetov, ktorá sťažila použitie vo väčšine aplikácií. Keď sa Dennard v decembri 1966 sústredil na problém, netrvalo dlho, kým sa to zmenilo.

„Mal som viac zázemia v magnetike ako v polovodičoch, “ povedal. „Počul som rozhovor o tom, čo sa chlapci v oblasti magnetiky snažili rozšíriť technológiu. Títo chlapci sa chystali urobiť nejakú skutočne lacnú výrobu celej tejto veci tým, že šli na laminovanú technológiu… bol som ohromený tým, ako toto bolo jednoduché, v porovnaní so šiestimi MOS zariadeniami, ktoré sme robili to isté. Stále som si myslel, že keď som večer chodil domov. Mali ich pár drôtov a naše štyri, päť alebo možno šesť vodiče spájajúce materiál spolu. Existuje oveľa jednoduchší spôsob, ako to urobiť? “

„Tranzistor MOS je v podstate jeho koncert ako kondenzátor, “ pokračoval Dennard. „Brána samotného tranzistora dokáže uložiť náboj, a ak ho nezaviníte, môže tam zostať dosť dlho.“ Preto Dennard zdôvodnil, že by malo byť možné ukladať binárne dáta ako kladný alebo záporný náboj na kondenzátor. „V ten večer som v podstate vyvinul bunku DRAM s dvoma alebo tromi tranzistormi. Ale nebol som šťastný, keď som prerušil šesť tranzistorov na iba tri tranzistory. Prečo nemôžem dosiahnuť niečo jednoduchšie? vložiť tretí tranzistor. ““

„Strávil som to pár mesiacov tým, že som to naozaj analyzoval a ako to funguje a snažil som sa vymyslieť lepší spôsob. A jedného dňa som zistil, že do tohto kondenzátora môžem zapísať túto pamäťovú bunku cez tento prvý tranzistor, ktorý bol skutočne základný, ale potom by som mohol tento tranzistor znova zapnúť a prepustiť ho do pôvodnej dátovej linky, z ktorej to pochádza. To predtým nebolo možné, ale fungovalo to s tranzistormi MOS. S týmto výsledkom som bol spokojný. ““