Почитат Робърт Деннард, бащата на драмата

съдържание

• Почитай Робърт Деннард, бащата на DRAM
• От DRAM до мащабиране на MOSFET

Не всеки има възможност да постигне безсмъртие от едно постижение в кариерата си. Д-р Робърт Деннард имаше два шанса - и поради тях, технологичният свят се превърна в джунгнаута, какъвто е днес.

В допълнение към разработката на основния процес за динамична памет с произволен достъп, по-известна като DRAM, Dennard предлага и теорията за скалиране, която направи възможно миниатюризирането на дължините на каналите на полупроводникови транзистори с метален оксид, или MOSFET, до размерите никога преди възможната мисъл - сега само няколко нанометра.

И за двете постижения, които се случиха в рамките на около първото десетилетие от кариерата, продължила около 50 години, през миналия ноември Деннард беше обявен за лауреат на наградата от Киото за напреднали технологии, чест, придружен от златен медал от 20 карата, паричен подарък от 50 милиона йени (приблизително 500 000 щатски долара) и грамота „в знак на признание за принос през целия живот за обществото“. Но Денард, който разговаря с мен по-рано тази седмица от Сан Диего, където той беше отправен и изнасяше лекции като част от симпозиума за награди в Киото, не започна с толкова високо стремеж.

Инженер на инженера

След като е роден в Терел, Тексас, през 1932 г. и в средата на 50-те години е получил бакалавърска степен и магистърска степен по електротехника от Южния методистки университет и докторант в същата област от Техническия институт в Карнеги (сега Университетът в Карнеги Мелън) през 1958 г., той се присъединява към IBM като кадрови инженер в изследователския отдел на IBM, където, признава той, началото му беше скромно.

"Аз просто научих основните принципи и получих това, което беше широко образование, но не много", каза той. "Вакуумни епруветки, на това ни научиха. Нещата, на които ни учеха, бяха изцяло заменени. Това беше прекрасен преход, който имах възможността да бъда от другата страна."

Но бързо стана ясно, че има много възможности за хората, които са начело на тази технология. "Започнахме веднага, мечтаейки за това какво компютрите могат да постигнат", каза той. „Затова ни наеха. Компютрите бяха започнали, но тъкмо бяхме минали покрай вакуумни тръби - бяха проектирани първите първи транзисторни инструменти. Имаше това ново нещо, тунелният диод или диодът Esaki, който беше изобретен. Ние преследвахме много различни алтернативи с някои наистина странни, изчислихме с микровълни. Но в крайна сметка получих възможност да вляза в програмата за микроелектроника и да разработя MOS технологията, която трябваше да стане CMOS, която е доминиращата технология на днешния ден."

Повишаване на DRAM

Първо, кратко обобщение: Обикновено MOSFET се предлагат в два различни типа транзистори, или NMOS (n-канал), който образува проводящ канал и се включва на транзистора, когато положителното напрежение е поставено на електрода на портата, или PMOS (p-канал), което прави обратното. През 1963 г. Франк Ванлас от Fairchild Semiconductor адаптира тази работа в CMOS (допълващ MOS), интегрална схема, която използва и двата типа транзистори, за да образува порта, която изобщо не използва мощност, докато транзисторите не преминат.

Въпреки че напредъкът на Wanlass (той също разработи първите комерсиални MOS интегрални схеми през 1963 г.) в крайна сметка ще се окаже ключов фактор за предефинирането на системната памет на Dennard, Dennard не предприе правилен път до тази точка. RAM, която служи като временно пространство за задържане на данни в изчислителния процес, беше използвана в средата на 60-те години на миналия век, но беше в тромава, изморена от захранване система от проводници и магнити, което затрудни използването й в повечето приложения. След като през декември 1966 г. Деннард се е заел с проблема, не му отне много време това да се промени.

"Имах повече опит в магнетиката, отколкото в полупроводниците", каза той. "Чух да говоря за това, което магнетиците се опитват да направят, за да разширят технологията. Тези момчета щяха да направят някои наистина евтини измислици по цялото това нещо, като преминаха към ламинирана технология… Бях изумен от това как просто това беше, в сравнение с шест-MOS устройствата, които използвахме да направим едно и също нещо. Продължих да мисля по този начин, докато се прибрах тази вечер. Те имаха няколко жици, а нашите имаше четири, пет или може би шест проводници, свързващи нещата заедно. Има ли по-основен начин да го направите?"

"MOS транзистор е, всъщност, концертът му е като кондензатор", продължи Деннард. "Самата порта на транзистора може да съхранява заряд и ако не го накарате да изтече, той може да остане там доста дълго време." Следователно, разсъждава Деннард, би трябвало да е възможно да се съхраняват двоични данни като положителни или отрицателни заряди на кондензатор. "Аз по същество в тази вечер разработих за дву- или три-транзисторна DRAM клетка. Но аз не бях щастлив, рязайки от шест транзистора на само три транзистора. Защо не мога да взема нещо по-просто? Не исках дори да вкарат трети транзистор."

"Прекарах няколко месеца наистина анализирайки това и как работи и се опитвам да измисля по-добър начин. И един ден открих, че мога да напиша тази клетка памет през този първи транзистор, който беше наистина основен, в кондензатора - но тогава бих могъл отново да включа този транзистор и да го изхвърля в оригиналната линия от данни, от която идва. Това не беше възможно преди, но работеше с MOS транзистори. Бях доволен от този резултат."