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DRAM

随选数据的发明

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动态随机存取存储器(DRAM) 的简单性、低成本和低功耗与第一款低成本微处理器相结合,开启了小型个人电脑的时代。如今,每台 PC、笔记本电脑、游戏机和其他计算设备都装载了 DRAM 芯片。DRAM 还驱动着大型机、数据中心服务器以及运行互联网的大多数机器。IBM 院士 Robert Dennard 凭借着他发明的 DRAM,在 1998年被里根总统授予“美国国家技术勋章”。

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IBM 科学家:Robert Dennard

1966,Dennard 在位于纽约西切斯特郡的家里欣赏 Croton River Gorge 的落日余晖时,在客厅沙发上灵感闪现,从而提出了 DRAM 的想法。那天上午,他参加了为期一天的 IBM 研究员会议,在会上,研究员互相分享了他们对于旨在激发想法和促进协作的项目看法。当时,Dennard 正在研究用于计算机的氧化物半导体 (MOS) 晶体管存储器。那天上午,正努力尝试改进磁芯存储器的一个小组向他介绍了情况。Dennard 自己正在进行的工作以及他在检查中看到的情况让他感到困扰。和他竞赛的研究员正在开发的磁性存储器存在缺点,但确极为简单。相反,他的 MOS 项目非常有希望,但却相当复杂,因为每一比特的信息需要使用六个晶体管。

Dennard 回忆说:“我认为,‘我能做的事情的确很简单。’” 在沙发上,他仔细考虑 MOS 技术的特征—这种技术能够制作电容,在电容上存储一个电荷或者无电荷可代表一比特信息的 1 和 0。一个晶体管可以控制将电荷写入电容。Dennard 想得越多,他就越知道自己能够设计出简单的存储器。

Dennard 说:“我在晚上 10 点钟打电话给老板。其实我很少给他打电话。他听我说完后,建议我们第二天谈论此事。我开玩笑说,他简直是让我吃两片阿司匹林,一大早给他电话。”

Dennard 仍然必须努力研究六个晶体管的存储器,于是,他只能利用业余时间研究自己的新想法,并且最终找到了通过存取晶体管将电荷写入电容,然后通过同一个晶体管读出的替代方法。1967年,Dennard 和 IBM 对他的单晶体管动态随机存取存储器(DRAM) 申请了专利,并在 1968年获批。

1970年,Intel ® 采用三个晶体管单元设计方法推出了大获成功的 1KB DRAM 芯片,而多家制造商在 20世纪 70年代中期使用 Dennard 的单晶体管单元制造出了 4KBx 芯片。受摩尔定律以及 Dennard 和同事在 70年代初首创的扩展原理的推动,随后业界出现了一波接一波的创新浪潮。这种进步持续了多年时间,成就了当前容量高达 4,000,000,000 比特的 DRAM 芯片。据 Dennard 称,在发明 DRAM 时,他并没有预测到其重要性。他说:“我知道这会是一件大事,但并不知道它会有今天如此广泛的影响。”

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