Vyznamenání loupeže loupeže, otce dramatu

Obsah

• Vyznamenání Roberta Dennarda, otce DRAM
• Z DRAM na MOSFET Scaling

Ne každý má příležitost dosáhnout nesmrtelnosti z jednoho úspěchu ve své kariéře. Dr. Robert Dennard měl dvě šance - a díky nim se svět technologií stal juggernautem, jakým je dnes.

Kromě vymezení základního procesu pro dynamickou paměť s náhodným přístupem, lépe známého jako DRAM, Dennard také navrhl teorii škálování, která umožnila miniaturizovat délky kanálů polovodičových tranzistorů s polysvodovým oxidem kovu nebo MOSFET až na velikost nikdy než to bylo možné - nyní jen několik nanometrů.

Za oba tyto úspěchy, ke kterým došlo přibližně v první dekádě kariéry, která trvala zhruba 50 let, byl Dennard letos v listopadu jmenován laureátem Kjótské ceny za rok 2013 v oblasti pokročilých technologií, což je pocta, která je doprovázena zlatou medailí 20 karátů, peněžní dar 50 milionů jenů (přibližně 500 000 dolarů) a diplom „jako uznání celoživotních příspěvků společnosti“. Ale Dennard, který se mnou hovořil začátkem tohoto týdne ze San Diega, kde byl vyslýchán a přednášel v rámci sympozia o kjótské ceně, nezačal s takovými vznešenými ambicemi.

Inženýrství inženýr

Poté, co se v roce 1932 narodil v Terrellu v Texasu a v polovině padesátých let obdržel titul BS a MS v elektrotechnice na Southern Methodist University a v roce 1958 doktorát na stejném oboru z Carnegie Technical Institute (nyní Carnegie Mellon University), nastoupil IBM jako zaměstnanecký inženýr ve výzkumné divizi IBM, kde připouští, jeho začátky byly skromné.

"Jen jsem se učil základní principy a dostával to, co bylo široké vzdělání, ale ne moc, " řekl. „Vakuové trubice, to je to, co nás učili. Věci, které jsme se naučili, byly úplně nahrazeny. Byl to úžasný přechod, kdy jsem měl příležitost být na druhé straně.“

Ale rychle se ukázalo, že existuje řada příležitostí pro lidi, kteří byli v popředí této technologie. "Začali jsme hned snít o tom, co počítače dokážou, " řekl. „Proto nás najali. Počítače začaly, ale právě jsme se dostali přes vakuové trubice - byly navrženy úplně první tranzistorové přístroje. Byla vytvořena nová věc, tunelová dioda nebo Esakiho dioda. Hledali jsme spoustu různých alternativ s některými opravdu podivnými, výpočty s mikrovlnami. Nakonec jsem však dostal příležitost dostat se do mikroelektronického programu a rozvíjet technologii MOS, která se měla stát CMOS, což je dnes dominantní technologie. ““

Zvyšování DRAM

Nejprve stručná rekapitulace: Normálně jsou MOSFETy dodávány ve dvou různých typech tranzistorů, buď NMOS (n-kanál), který tvoří vodivý kanál a zapíná tranzistor, když je kladné napětí umístěno na hradlovou elektrodu, nebo PMOS (p-kanál)), což dělá opak. V roce 1963 Frank Wanlass z Fairchild Semiconductor přizpůsobil tuto práci CMOS (komplementární MOS), konstrukci integrovaného obvodu, která využívá oba typy tranzistorů k vytvoření brány, která nevyužívá vůbec žádnou energii, dokud se tranzistory nepřepnou.

Ačkoli Wanlassovy pokroky (on také vyvinul první komerční MOS integrované obvody v 1963) by nakonec ukázal se pomocný v Dennardově redefinující systémové paměti, Dennard nešel přímou cestou k tomuto bodu. RAM, který slouží jako dočasný úložný prostor pro data ve výpočetním procesu, byl používán v polovině šedesátých let, ale byl to těžkopádný, energeticky hladový systém vodičů a magnetů, který ztěžoval použití ve většině aplikací. Jakmile se Dennard v prosinci 1966 zaměřil na problém, netrvalo dlouho, než se to změnilo.

„Měl jsem více pozadí v magnetice než v polovodičích, “ řekl. "Slyšel jsem mluvit o tom, co se chlapci magnetiky snaží rozšířit technologii. Tito kluci se chystali udělat opravdu levnou výrobu celé této věci tím, že šli na laminovanou technologii… byl jsem ohromen tím, jak jednoduché to bylo, ve srovnání se zařízeními s šesti MOS, které jsme použili k tomu samému. Pokračoval jsem v tomhle způsobu, jak jsem šel večer večer domů. Měli pár drátů a naše čtyři, pět nebo možná šest dráty spojující věci dohromady. Existuje více základní způsob, jak to udělat? “

„Tranzistor MOS je v podstatě jeho koncert jako kondenzátor, “ pokračoval Dennard. "Brána samotného tranzistoru může ukládat náboj, a pokud nechcete, aby unikl, může tam zůstat docela dlouho." Proto Dennard uvažoval, že by mělo být možné ukládat binární data jako kladný nebo záporný náboj na kondenzátor. „V podstatě jsem toho večera vyvinul pro DRAM buňku se dvěma nebo třemi tranzistory. Ale nebyl jsem šťastný, když jsem rozřízl šest tranzistorů na pouhé tři tranzistory. Proč nemohu získat něco jednoduššího? vložit třetí tranzistor. “

"Strávil jsem pár měsíců tím, že jsem to opravdu analyzoval a jak to funguje a snažil jsem se přijít na lepší způsob. A jednoho dne jsem zjistil, že mohu zapsat tuto paměťovou buňku přes tento první tranzistor, který byl opravdu základní, do kondenzátoru - ale pak jsem mohl tento tranzistor znovu zapnout a vypustit ho do původní datové linky, ze které pochází. To předtím nebylo možné, ale fungovalo to s tranzistory MOS. S tímto výsledkem jsem byl spokojený. ““