Tôn vinh robert dennard, cha đẻ của phim truyền hình

Nội dung

• Tôn vinh Robert Dennard, Cha của DRAM
• Từ DRAM đến quy mô MOSFET

Không phải ai cũng có cơ hội đạt được sự bất tử từ một thành tích trong sự nghiệp. Tiến sĩ Robert Dennard đã có hai cơ hội, và vì chúng, thế giới công nghệ đã trở thành trò hề như ngày nay.

Ngoài việc đưa ra quy trình cơ bản cho bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động, còn được gọi là DRAM, Dennard cũng đề xuất lý thuyết tỷ lệ đã làm cho nó có thể thu nhỏ độ dài kênh của các bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại, hoặc MOSFET, xuống kích thước không bao giờ trước khi nghĩ có thể, bây giờ chỉ vài nanomet.

Đối với cả hai thành tựu này, xảy ra trong khoảng một thập kỷ đầu tiên của sự nghiệp kéo dài khoảng 50 năm, Dennard đã được vinh danh là Người đoạt giải thưởng Kyoto năm 2013 về Công nghệ tiên tiến vào tháng 11 vừa qua, một vinh dự đi kèm với huy chương vàng 20 karat, một món quà tiền mặt trị giá 50 triệu yên (khoảng 500.000 đô la) và bằng tốt nghiệp "để ghi nhận những đóng góp trọn đời cho xã hội". Nhưng Dennard, người đã nói chuyện với tôi hồi đầu tuần từ San Diego, nơi anh ta đang bị đánh bại và thuyết giảng như một phần của Hội nghị chuyên đề Giải thưởng Kyoto, đã không bắt đầu với những khát vọng cao cả như vậy.

Kỹ sư kỹ sư

Sau khi được sinh ra ở Terrell, Texas, vào năm 1932 và nhận bằng Cử nhân Khoa học về Kỹ thuật Điện của Đại học Phương thức miền Nam vào giữa những năm 50 và bằng Tiến sĩ trong cùng lĩnh vực từ Viện Kỹ thuật Carnegie (nay là Đại học Carnegie Mellon) vào năm 1958, ông đã tham gia IBM là một kỹ sư nhân viên trong Bộ phận Nghiên cứu của IBM, nơi mà anh thừa nhận, sự khởi đầu của anh rất khiêm tốn.

"Tôi chỉ học các nguyên tắc cơ bản và có được một nền giáo dục rộng lớn, nhưng không nhiều lắm", ông nói. "Ống chân không, đó là những gì chúng tôi được dạy. Những điều chúng tôi được dạy chỉ là được thay thế hoàn toàn. Đó là một sự chuyển đổi tuyệt vời mà tôi có cơ hội ở phía bên kia."

Nhưng nó nhanh chóng trở nên rõ ràng có rất nhiều cơ hội cho những người đi đầu trong công nghệ này. "Chúng tôi bắt đầu ngay lập tức mơ về những gì máy tính có thể đạt được", ông nói. "Đó là lý do tại sao họ thuê chúng tôi. Máy tính đã bắt đầu, nhưng chúng tôi vừa mới vượt qua các ống chân không, các dụng cụ bóng bán dẫn đầu tiên được thiết kế. Có một thứ mới, diode đường hầm, hay diode Esaki, đã được phát minh. Chúng tôi đã theo đuổi rất nhiều lựa chọn thay thế khác nhau với một số lựa chọn thực sự kỳ lạ, điện toán bằng lò vi sóng. Nhưng cuối cùng tôi đã có cơ hội tham gia chương trình vi điện tử và phát triển công nghệ MOS trở thành CMOS, công nghệ thống trị ngày nay. "

Tăng tốc DRAM

Đầu tiên, tóm tắt ngắn gọn: Thông thường, MOSFET có hai loại bóng bán dẫn khác nhau, đó là NMOS (kênh n), tạo thành kênh dẫn và bật bóng bán dẫn khi đặt điện áp dương vào điện cực cổng hoặc PMOS (kênh p ), mà làm ngược lại. Năm 1963, Frank Wanlass của Fairchild S bán dẫn đã điều chỉnh công việc này thành CMOS (MOS bổ sung), một thiết kế mạch tích hợp sử dụng cả hai loại bóng bán dẫn để tạo thành một cổng không sử dụng năng lượng cho đến khi bóng bán dẫn chuyển đổi.

Mặc dù những tiến bộ của Wanlass (ông cũng đã phát triển các mạch tích hợp MOS thương mại đầu tiên vào năm 1963) cuối cùng sẽ chứng minh được công cụ trong bộ nhớ hệ thống xác định lại của Dennard, Dennard đã không đi theo con đường thẳng đến điểm đó. RAM, đóng vai trò là không gian lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình tính toán, được sử dụng vào giữa những năm 1960, nhưng nó nằm trong một hệ thống dây và nam châm cồng kềnh, ngốn điện, gây khó khăn trong hầu hết các ứng dụng. Khi Dennard đặt ra vấn đề vào tháng 12 năm 1966, sẽ không mất nhiều thời gian để thay đổi.

"Tôi đã có nhiều nền tảng về từ tính hơn so với tôi đã làm trong chất bán dẫn", ông nói. "Tôi đã nghe một cuộc nói chuyện về những gì các từ tính đang cố gắng làm để mở rộng công nghệ. Những kẻ này sẽ thực hiện một số chế tạo thực sự với chi phí thấp bằng cách này đến một công nghệ nhiều lớp … Tôi đã ngạc nhiên về cách thức đơn giản, điều này là, so với các thiết bị sáu MOS mà chúng ta đang sử dụng để làm điều tương tự. Tôi tiếp tục nghĩ như vậy khi tôi về nhà tối hôm đó. Chúng có một vài dây và chúng tôi có bốn, năm hoặc có thể sáu dây kết nối các thứ với nhau. Có cách nào cơ bản hơn để làm điều đó? "

"Về cơ bản, một bóng bán dẫn MOS là hợp chất của nó, như một tụ điện, " Dennard tiếp tục. "Cổng của chính bóng bán dẫn có thể lưu trữ điện tích và nếu bạn không làm cho nó bị rò rỉ, nó có thể ở đó khá lâu." Do đó, Dennard lý luận, có thể lưu trữ dữ liệu nhị phân dưới dạng điện tích dương hoặc điện tích âm trên tụ điện. "Về cơ bản, vào buổi tối hôm đó tôi đã phát triển một tế bào DRAM hai hoặc ba bóng bán dẫn. Nhưng tôi không vui khi cắt từ sáu bóng bán dẫn thành chỉ ba bóng bán dẫn. Tại sao tôi không thể đơn giản hơn? để đặt trong một bóng bán dẫn thứ ba. "

"Tôi đã dành một vài tháng để thực sự phân tích điều này, và cách nó hoạt động và cố gắng tìm ra cách tốt hơn. Và một ngày tôi phát hiện ra tôi có thể viết tế bào bộ nhớ này thông qua bóng bán dẫn đầu tiên, thực sự cơ bản, vào tụ điện. sau đó tôi có thể bật lại bóng bán dẫn này và xả nó vào dòng dữ liệu gốc mà nó xuất phát. Điều đó là không thể trước đây, nhưng nó hoạt động với các bóng bán dẫn MOS. Tôi hài lòng với kết quả đó. "