Čast Robertu Dennardu, ocu drame

Sadržaj

• Čast Robertu Dennardu, ocu DRAM-a
• Od DRAM-a do MOSFET skaliranja

Nisu svi imali priliku postići besmrtnost iz jednog postignuća u karijeri. Doktor Robert Dennard imao je dvije šanse - i zbog njih je tehnološki svijet postao najveća džigerica kakva je danas.

Uz osmišljavanje temeljnog postupka za dinamičku memoriju sa slučajnim pristupom, poznatiji kao DRAM, Dennard je također predložio teoriju skaliranja koja je omogućila minijaturizaciju dužina kanala poluvodičkih polisujućih tranzistora, ili MOSFET-ova, sve do veličina nikada prije nego što je to bilo moguće - samo nekoliko nanometara.

Za oba ova dostignuća, koja su se dogodila u otprilike prvom desetljeću karijere koja je trajala oko 50 godina, Dennard je prošlog novembra proglašen laureatom Kyoto nagrade za naprednu tehnologiju, što je čast popraćena zlatnom medaljom od 20 karata, novčani poklon u iznosu od 50 milijuna jena (otprilike 500 000 USD) i diploma "u znak priznanja za cjeloživotni doprinos društvu". Ali Dennard, koji je razgovarao sa mnom ranije ovog tjedna iz San Diega, gdje su ga zabavljali i držali predavanja u sklopu Simpozija za nagradu u Kjotu, nije započeo s tako visokim težnjama.

Inženjer inženjera

Nakon što je rođen u Terrellu u Teksasu, 1932. godine, a sredinom 50-ih primio diplomirani i magistrirani studij elektrotehnike na Sveučilištu Southern Methodist, a doktorirao na istom polju s Tehničkog instituta Carnegie (sada Carnegie Mellon University) 1958., pridružio se IBM kao inženjer osoblja u IBM-ovom istraživačkom odjelu, gdje su, priznaje, njegovi počeci bili skromni.

"Učio sam samo osnovne principe i stekao ono što je široko obrazovanje, ali ne mnogo", rekao je. "Vakumske cijevi, to smo i učili. Stvari koje smo učili upravo su potpuno zamijenjeni. Bio je to prekrasan prijelaz zbog kojeg sam imao priliku biti s druge strane."

Ali brzo je postalo jasno da postoji mnogo mogućnosti za ljude koji su na čelu ove tehnologije. "Odmah smo započeli sanjajući o tome što bi računala mogla postići", rekao je. "Zato su nas angažirali. Računala su započela, ali tek smo prošli vakuumske cijevi - dizajnirani su prvi tranzistorski instrumenti. Bila je to nova stvar, tunel dioda ili Esaki dioda, koja je izmišljena. Slijedili smo puno različitih alternativa s nekim doista čudnim, računajući mikrovalnim pećnicama. Ali s vremenom sam dobio priliku ući u program mikroelektronike i razviti MOS tehnologiju koja je trebala postati CMOS, a to je dominantna tehnologija današnjice."

Povećavanje DRAM-a

Prvo, kratki rezime: MOSFET-ovi se obično isporučuju u dva različita tipa tranzistora, bilo NMOS (n-kanalni), koji tvori provodni kanal i uključuje tranzistor kada se na elektrodi vrata ili PMOS (p-kanal) postavi pozitivni napon.), što čini suprotno. Frank Wanlass iz Fairchild Semiconductor-a je 1963. godine ovaj rad prilagodio CMOS-u (komplementarnom MOS-u), integriranom dizajnu krugova koji koristi obje vrste tranzistora za formiranje vrata koja uopće ne koriste snagu dok se tranzistori ne uključe.

Iako bi Wanlassovo napredovanje (razvio je i prve komercijalne MOS-ove integrirane sklopove 1963.) na kraju pokazalo važnu ulogu u ponovnom definiranju memorije Dennarda, Dennard nije krenuo ravno putom do te točke. RAM, koji služi kao privremeni prostor za zadržavanje podataka u procesu računanja, bio je u upotrebi sredinom 1960-ih, ali je bio u nezgrapnom, napajanom sustavu žica i magneta koji je otežavao upotrebu u većini aplikacija. Jednom kada se Dennard predomislio na problem u prosincu 1966., nije trebalo dugo da se to promijeni.

"Imao sam više iskustva u magnetici nego u poluvodičima", rekao je. "Čuo sam razgovor o onome što magnetni momci pokušavaju učiniti kako bi proširili tehnologiju. Ti momci su napravili neke stvarno jeftine izmišljotine za cijelu ovu stvar idući na laminiranu tehnologiju… Bio sam iznenađen kako ovo je jednostavno, u usporedbi sa šest MOS uređaja koje smo koristili da bismo radili istu stvar. Nastavio sam razmišljati na taj način dok sam se vraćao kući te večeri. Njihovi su imali nekoliko žica, a naši četiri, pet ili možda šest žice koje povezuju stvari zajedno. Postoji li osnovniji način da se to učini?"

"MOS tranzistor u osnovi je njegova svirka kao kondenzator", nastavio je Dennard. "Sama vrata tranzistora mogu spremiti naboj, a ako ne prouzrokujete da iscuri, može tamo ostati još dugo vremena." Prema tome, obrazložio je Dennard, trebalo bi biti moguće pohraniti binarne podatke kao pozitivni ili kao negativni naboj na kondenzatoru. "U osnovi te večeri razvio sam DR-ćeliju za dva ili tri tranzistora. Ali nisam bio zadovoljan presijecanjem sa šest tranzistora na samo tri tranzistora. Zašto ne mogu dobiti nešto jednostavnije? Nisam ni želio staviti u treći tranzistor «.

"Provela sam par mjeseci stvarno analizirajući ovo i kako to funkcionira i pokušavajući smisliti bolji način. I jednog dana sam otkrila da mogu upisati ovu memorijsku ćeliju kroz prvi tranzistor, koji je bio zaista osnovni, u kondenzator - ali tada bih mogao ponovo uključiti ovaj tranzistor i isprazniti ga u izvornu podatkovnu liniju iz koje je došao. To ranije nije bilo moguće, ali radio je s MOS tranzistorima. Bio sam zadovoljan tim rezultatom."