Tisztelettel robert dennard, a drám atyja

tartalom

• Robert Dennard, a DRAM atya tisztelete
• A DRAM-tól a MOSFET méretezésig

Nem mindenkinek van lehetősége arra, hogy karrierje során egyetlen eredményt érjen el halhatatlanná. Dr. Robert Dennardnak két esélye volt - és ezek miatt a technológiai világ a mai korszerűsítésgé vált.

A dinamikus véletlen hozzáférésű memória alapjául szolgáló folyamat kidolgozása mellett, amely DRAM néven ismert, Dennard egy olyan méretezési elméletet is javasolt, amely lehetővé tette a fém-oxid félvezető terepi hatású tranzisztorok vagy a MOSFET csatornahosszainak miniatürizálását olyan méretre, soha. korábban gondolták rá - most csak néhány nanométer.

Mindkét, a körülbelül 50 éves karrier első évtizedében bekövetkezett teljesítménye miatt Dennardot tavaly novemberben a fejlett technológiák kiotói 2013. évi kiállítási díjának nevezték el. Ez egy megtiszteltetés, amelyet egy 20 karátos aranyérmes kísér, 50 millió jen (körülbelül 500 000 dollár) pénzbeli ajándék és egy oklevél "a társadalom egész életen át tartó hozzájárulásának elismeréseként". De Dennard, aki velem korábban beszélt a héten San Diegóból, ahol a kiotói díj szimpóziumának keretében edzett és tartott előadásokat, nem kezdte meg ilyen magasztos törekvéseket.

A mérnök mérnöke

Miután 1932-ben született a texasi Terrellben, majd az 50-es évek közepén megszerezte villamosmérnöki diplomáját és a villamosmérnöki diplomát a Déli Metodista Egyetemen, majd 1958-ban a Carnegie Műszaki Intézetből (ma Carnegie Mellon Egyetem) folytatott doktorátusát, 1958-ban csatlakozott. Az IBM mint az IBM kutatási részlegének mérnöke, ahol elismeri, hogy kezdete szerény volt.

"Csak az alapelveket tanultam és széles körű oktatást szereztem, de nem túl sokat" - mondta. "Vákuumcsövek, erre tanítottak minket. A dolgokat, amelyeket tanítottunk, éppen teljesen kicserélték. Csodálatos átmenet volt, amiben lehetőségem volt a másik oldalon lenni."

De gyorsan világossá vált, hogy rengeteg lehetőség nyílik az emberek számára, akik a technológia élvonalában voltak. "Azonnal elindultunk, hogy azon álmodunk, hogy mit tudnak a számítógépek megvalósítani" - mondta. "Ezért béreltek fel minket. A számítógépek elindultak, de mi már csak elmentek a vákuumcsövekből - a legelső tranzisztoros műszereket tervezték. Volt ez az új dolog, az alagútdióda, vagy az Esaki dióda, amit feltaláltak. Nagyon sokféle alternatívát keresettünk néhány igazán furcsa alternatívával, a mikrohullámokkal történő számítástechnikával. De végül lehetőséget kaptam arra, hogy bekapcsolódjak a mikroelektronikai programba, és kifejlesztettem a MOS technológiát, amely a CMOS lett, amely manapság a domináns technológia."

Felrobbant a DRAM

Először egy rövid áttekintés: Általában a MOSFET-ek kétféle tranzisztorban vannak, vagy NMOS (n-csatornás), amely vezető csatornát képez, és bekapcsolja a tranzisztort, amikor a kapuelektródra pozitív feszültség kerül, vagy a PMOS (p-csatornára).), amely ellentétesen jár. 1963-ban Frank Wanlass (Fairchild Semiconductor) adaptálta ezt a munkát a CMOS-hoz (komplementer MOS), egy integrált áramköri kialakításnak, amely mindkét típusú tranzisztorokat használva kaput képez, amely egyáltalán nem fogyaszt energiát, amíg a tranzisztorok nem kapcsolnak át.

Noha a Wanlass előrelépései (1963-ban kifejlesztette az első kereskedelmi MOS integrált áramköreit is) valóban hasznosnak bizonyulnak a Dennard újradefiniáló rendszermemóriájában, Dennard nem egyenes útvonalat választott erre a pontra. A RAM, amely ideiglenes adatok tárolására szolgál a számítási folyamatban, az 1960-as évek közepén volt használatban, ám a vezetékek és mágnesek nehézkes, energiaigényes rendszerében megnehezítette a felhasználást a legtöbb alkalmazásban. Miután Dennard 1966 decemberében gondolkodott a problémáról, nem sokáig tartott, hogy ez megváltozjon.

"Több háttérm volt a mágneses háttér, mint a félvezetőknél" - mondta. "Hallottam egy beszédet arról, hogy a mágneses srácok mit akarnak tenni a technológia kibővítése érdekében. Ezek a srácok laminált technológiával fognak valóban olcsón gyártani ezt az egész dolgot… Megdöbbent, hogy hogyan egyszerű ez a dolog, összehasonlítva a hat MOS-eszközzel, amelyeket ugyanahhoz a művelethez használtuk. Folytattam ezt a gondolkodást, amikor este este hazamentem. Övéknek volt pár vezetéke, a miénknek pedig négy, öt, vagy talán hat volt vezetékek, amelyek összekapcsolják a dolgokat. Van-e alapvető módja ennek?

"Egy MOS tranzisztor alapvetően az, hogy koncertje kondenzátor" - folytatta Dennard. "Maga a tranzisztor kapuja képes tárolni a töltést, és ha nem okozza szivárgását, akkor ott maradhat hosszú ideig." Ezért, Dennard érvelése szerint, lehetővé kell tenni a bináris adatok pozitív vagy negatív töltésként történő tárolását a kondenzátoron. "Alapvetően azon az estén fejlesztettem ki egy két vagy három tranzisztoros DRAM cellát. De nem voltam boldog, hogy hat tranzisztorból három tranzisztorra vágtam. Miért nem tudok valami egyszerűbbet létrehozni? egy harmadik tranzisztor beillesztésére."

"Pár hónapot töltöttem az elemzésen, ennek működésén, és próbáltam kitalálni, hogyan lehetne jobban. És egy nap rájöttem, hogy ezt az memóriacellát az első tranzisztoron keresztül, amely valóban alapvető volt, be tudtam írni a kondenzátorba - de akkor újra bekapcsolhattam ezt a tranzisztorot, és üríthetem az eredeti adatvezetékbe, ahonnan jött. Ez korábban nem volt lehetséges, de a MOS tranzisztorokkal működött. Örültem ennek az eredménynek."