又到了一年一度的高考,考生们正在考场里为梦想而战。在这个特殊的时候,闪德资讯用一篇DRAM芯片有趣的科普文章给大家加油助威。
半导体存储的出现改变了存储的方式,刷新了行业对存储的认知,改变了很多磁盘和光盘企业的命运,在存储的世界里,DRAM芯片的发明也影响了整个产业几十年。
DRAM之父Robert H.Dennard
DRAM是一种半导体存储器,通常以一个电容和一个晶体管为一个单元排成二维矩阵,主要原理是利用电容内存储电荷的多少来代表一个bit是1还是0。由于在晶体管会有漏电电流的现象,导致电容上所存储的电荷数量并不足以正确的判别数据,这样就导致数据毁损,对DRAM而言,周期性地充电是一个无可避免的要件,由于这种需要定时刷新的特性,因此也叫动态存储器。与SRAM相比,DRAM优势在于结构简单,每一个比特的数据都只需一个电容跟一个晶体管来处理,SRAM处理一个比特需要6个晶体管,DRAM拥有非常高的密度,单位体积容量较高因此成本较低。
DRAM是Robert H.Dennard在1968年发明的,作为存储界的泰山北斗级人物,Robert H.Dennard提出了用金属氧化物半导体晶体管来制作存储器芯片的想法,他将单晶体管电池的发明用于DRAM并率先采用了一套一致的缩放原则,这些原则是逐渐小型化的改进性能的基础集成电路,影响了整个计算机行业。
Dennard在发明的存储单元类型使用单个金属氧化物半导体晶体管在MOS电容器上存储和读取二进制数据作为电荷,通过这种设计,高密度存储成为可能,相对较低的生产成本和DRAM的功耗要求,在70年代作为商业产品推出之后,单晶体管单元DRAM被广泛用于计算机和其他电子设备中,芯片技术的发展,可以实现单颗芯片集成亿个DRAM存储单元,这是DRAM产业化的基础。
作为一名发明家,Robert H.Dennard就是一直在追求真理与发明的路上,他于1932年9月5日生于美国德克萨斯州特雷尔,1954年他在达拉斯南方卫理公会大学取得电机工程学士,1956年取得硕士学位,1958年在卡内基梅隆大学的前身卡内基技术学院取得博士学位,毕业后进入大名鼎鼎的IBM工作,1968年获得了Dennard的设计专利,这个专利是整个存储产业的基础,1970年代与1980年代,投入MOSFET的scaling equations研发。Dennard于1984年当选为美国国家工程院院士,并于1997年入选美国国家发明家名人堂,获得美国国家技术与创新奖章和麻省理工学院终身成就奖。
正是由于Robert H.Dennard博士提出了MOS管制作存储芯片的理论,很多当时的企业发现了这个商机,其中包括英特尔和Mostek公司。在70年代的半导体存储市场,英特尔垄断了上半场,而下半场则是Mostek领衔。
众所周知,英特尔是全球最大的CPU供应商,殊不知,这个大佬曾经也是DRAM芯片的霸主。上个世纪70年代初,英特尔推出微处理器的同时,也成立了DRAM研发部门,成功推出了历史上的第一颗大规模量产的DRAM芯片,也就是i1103 1kb内存芯片。
DRAM科技终于走进了生活,英特尔功不可没。1103英特尔制造的动态随机存取存储器集成电路,推出于1970年10月,是首款市售的DRAM芯片,由于超级小的物理尺寸和相对于磁芯内存更低的价格,取代后者被广为应用,最初的产量很低,直到1971年才大量上市。这颗芯片是英特尔的3英寸晶圆生产,据悉,每bit存储当时降到1美分,i1103只有1k容量,存储数据量很小。
当英特尔正在享受着DRAM芯片带来的福利时,Mostek公司也开始眼馋了,这家公司是德州仪器的工程师创办的。在和英特尔竞争中,Mostek在1973年推出了管脚更少的4k DRAM,存储量更大,后面陆续推出了16k 的DRAM,不断升级了容量。Mostek在70年代后期的市场份额成功超越英特尔,成为后期的DRAM霸主。
能够让Mostek成为DRAM龙头的关键产品是Mostek MK4096P,这款产品在当时引起了巨大的反响,性价比超级高。对于同样大小的DRAM,MK4096P只有16个pin,同时代产品都有22个pin,据悉,在那个只有DIP封装的年代,复用传输row和column index的pin脚,对系统级设计取得了关键性的优势,16pin使内存卡的实质面积减小了一半。MK4096P的横空出世,直接改变了DRAM芯片产业的游戏规则,因为性能卓越,同行都不敢去碰22pin的DRAM产品,直接拿下当时第一的市场份额。
因为在70年代内存技术的门槛不高,由于巨大的利润让很多企业投身到这个行业,Mostek公司毕竟实力不如德州仪器和英特尔,最终拼不过资本的力量,1979年Mostek被联合技术公司收购,一代天骄就此陨落。
虽然Mostek不在,但是培育了很多DRAM技术人才,后来这些人才创办了Micron,如今也是存储三巨头之一,Micron当时推出的64kb DRAM又再次引爆了市场。
DRAM界的状元可能已经不在江湖,但是影响力仍在,这就是科技的力量,再次祝愿每位考生考出好成绩,如愿进入理想的大学,学好技术成为科技产业的新状元。
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2020-07-10
2020-07-10