Cuprins:
Video: IBM Scientist: Robert Dennard (Noiembrie 2024)
Cuprins
- Onorarea lui Robert Dennard, părintele DRAM
- De la DRAM la scalare MOSFET
Nu toată lumea are ocazia să obțină nemurirea dintr-o realizare din cariera lor. Dr. Robert Dennard a avut două șanse - și din cauza lor, lumea tehnologiei a devenit jonglerul care este astăzi.
Pe lângă conceperea procesului de bază pentru memorie dinamică cu acces aleatoriu, mai cunoscut sub numele de DRAM, Dennard a propus și teoria scalării care a făcut posibilă miniaturizarea lungimilor canalului tranzistorilor cu efect de câmp cu semiconductor de oxid de metal, sau MOSFET-uri, până la dimensiuni niciodată înainte de a fi crezut posibil - acum doar câțiva nanometri.
Pentru ambele realizări, care au avut loc în aproximativ primul deceniu al unei cariere care a cuprins aproximativ 50 de ani, Dennard a fost numit laureat al Premiului Kyoto din 2013 în tehnologie avansată în noiembrie trecut, o onoare care este însoțită de o medalie de aur de 20 de karate, un cadou în numerar de 50 de milioane de yeni (aproximativ 500.000 de dolari) și o diplomă „în recunoașterea contribuțiilor pe tot parcursul vieții la societate”. Însă Dennard, care a vorbit cu mine la începutul săptămânii de la San Diego, unde a fost condus și a ținut prelegeri în cadrul Simpozionului de la Kyoto Prize, nu a început cu aspirații atât de înalte.
Ingineria inginerului
După ce s-a născut în Terrell, Texas, în 1932 și a primit BS și MS în inginerie electrică de la Universitatea Metodistă Sud la mijlocul anilor 50, și doctorat în același domeniu de la Institutul Tehnic Carnegie (acum Universitatea Carnegie Mellon) în 1958, s-a alăturat IBM, ca inginer de personal în divizia de cercetare IBM, unde, recunoaște, începuturile sale au fost umile.
"Am învățat doar principiile de bază și am obținut ceea ce a fost o educație largă, dar nu foarte mult", a spus el. "Tuburile de vid, asta am fost învățați. Lucrurile despre care am fost învățați au fost înlocuite în totalitate. A fost o tranziție minunată prin care am avut ocazia să fiu de cealaltă parte."
Dar a devenit rapid clar că există o mulțime de oportunități pentru oamenii care au fost în fruntea acestei tehnologii. "Am început imediat visând la ce ar putea realiza calculatoarele", a spus el. "De aceea ne-au angajat. Calculatoarele începuseră, dar tocmai am trecut de tuburile de vid - primele instrumente de tranzistor au fost proiectate. A existat acest lucru nou, dioda tunelului sau dioda Esaki, care a fost inventată. Am urmărit o mulțime de alternative diferite cu unele cu adevărat ciudate, calculând cu microunde. În cele din urmă am avut ocazia să intru în programul de microelectronică și să dezvolte tehnologia MOS care urma să devină CMOS, care este tehnologia dominantă de azi."
Ramping Up DRAM
În primul rând, o scurtă recapitulare: În mod normal, MOSFET-urile vin în două tipuri de tranzistor diferite, fie NMOS (n-canal), care formează un canal conductor și se pornește tranzistorul atunci când este plasată o tensiune pozitivă pe electrodul de poartă, sau PMOS (canal p), ceea ce face invers. În 1963, Frank Wanlass de la Fairchild Semiconductor a adaptat această lucrare în CMOS (MOS complementar), un proiect de circuit integrat care folosește ambele tipuri de tranzistoare pentru a forma o poartă care nu folosește deloc putere până la comutarea tranzistoarelor.
Deși avansările lui Wanlass (el a dezvoltat și primele circuite integrate MOS comerciale în 1963) s-ar dovedi în cele din urmă instrumentale în memoria redefinirii sistemului Dennard, Dennard nu a luat o rută simplă până în acel moment. RAM, care servește ca spațiu temporar de reținere a datelor din procesul de calcul, a fost folosit la mijlocul anilor 1960, dar a fost într-un sistem greoi, cu putere de foame și magneți, care a îngreunat utilizarea în majoritatea aplicațiilor. Odată ce Dennard și-a gândit problema la decembrie 1966, nu a durat mult să se schimbe asta.
"Am avut mai multe fonduri în magnetică decât în semiconductori", a spus el. "Am auzit o discuție despre ce încercau oamenii de magnetică să extindă tehnologia. Acești tipi urmau să facă o fabricare cu adevărat scăzută pe toată această chestiune, mergând la o tehnologie laminată… Am fost uimit de cum a fost Acest lucru a fost simplu, în comparație cu dispozitivele cu șase MOS pe care le foloseam pentru a face același lucru. Am continuat să mă gândesc așa în timp ce mă întorceam acasă în seara aceea. Aveau două fire și ale noastre aveau patru, cinci sau poate șase fire care leagă lucrurile împreună. Există un mod mai de bază de a face asta?"
"Un tranzistor MOS este, practic, concertul său este ca un condensator", a continuat Dennard. "Poarta tranzistorului în sine poate stoca încărcarea și, dacă nu o faceți să se scurgă, poate rămâne acolo mult timp." Prin urmare, a argumentat Dennard, ar trebui să fie posibil să stocheze date binare ca o încărcare pozitivă sau negativă pe un condensator. "În esență, în acea seară am dezvoltat o celulă DRAM pentru doi sau trei tranzistori. Dar nu m-am bucurat să tai de la șase tranzistoare la doar trei tranzistoare. De ce nu pot obține ceva mai simplu? Nici nu am vrut pentru a pune un al treilea tranzistor ".
"Am petrecut câteva luni analizând cu adevărat acest lucru și cum funcționează și încercând să descopăr o modalitate mai bună. Și într-o zi am descoperit că pot scrie această celulă de memorie prin intermediul acestui prim tranzistor, care era cu adevărat de bază, în condensator - dar Apoi, puteam să pornesc din nou acest tranzistor și să îl descarc în linia de date inițială din care provenea. Asta nu era posibil înainte, dar a funcționat cu tranzistoarele MOS. Am fost mulțumit de rezultatul respectiv."
