En honor a Robert Dennard, el pare del dramaturg

Contingut

• En honor a Robert Dennard, el pare del DRAM
• De l'escamat DRAM a MOSFET

No tothom té l'oportunitat d'aconseguir la immortalitat amb un assoliment de la seva carrera. El doctor Robert Dennard ha tingut dues possibilitats i, a causa d’elles, el món de la tecnologia s’ha convertit en el juggernaut que és avui.

A més de dissenyar el procés subjacent per a una memòria d’accés aleatori dinàmic, més coneguda com DRAM, Dennard també va proposar la teoria d’escalat que ha permès miniaturitzar les longituds del canal dels transistors d’efecte de camp de semiconductor d’òxid metàl·lic o MOSFETs, fins a mides mai. abans es pensava possible, ara només tenen uns quants nanòmetres.

Per a totes dues realitzacions, que es van produir al voltant de la primera dècada d'una carrera que ha transcorregut uns 50 anys, Dennard va ser nomenat premi al Premi Kyoto 2013 en tecnologia avançada el mes de novembre, un honor que va acompanyat d'una medalla d'or de 20 quirats, un regal en metàl·lic de 50 milions de iens (aproximadament 500.000 dòlars) i un diploma "en reconeixement de les contribucions de tota la vida a la societat". Però Dennard, que va parlar amb mi a principis d'aquesta setmana de San Diego, on estava sent invitat i donant classes com a part del Simposi del Premi de Kyoto, no va començar amb aquestes aspiracions tan elevades.

Enginyeria de l'Enginyer

Després de néixer a Terrell, Texas, el 1932 i haver rebut la seva llicenciatura en enginyeria elèctrica per la South Methodist University a mitjans dels anys 50, i el seu doctorat al mateix camp de Carnegie Technical Institute (actual Carnegie Mellon University) el 1958, es va incorporar. IBM com a enginyer de personal a la divisió d’investigació d’IBM, on, segons admet, els seus inicis van ser humils.

"Només estava aprenent els principis bàsics i aconseguia el que era una educació àmplia, però no gaire", va dir. "Els tubs de buit, això és el que ens van ensenyar. Les coses que ens van ensenyar es van substituir totalment. Va ser una transició meravellosa que vaig tenir l'oportunitat de ser a l'altre costat."

Però ràpidament es va fer evident que hi havia moltes oportunitats per a persones que estaven a l’avantguarda d’aquesta tecnologia. "Vam començar de seguida somiant sobre què podrien fer els ordinadors", va dir. "Per això ens van contractar. Els ordinadors havien començat, però acabàvem de passar tubs de buit: es van dissenyar els primers instruments de transistor. Hi havia aquesta novetat, el díode del túnel o el díode Esaki. Vam buscar moltes alternatives diferents amb algunes de molt estranyes, informant amb microones. Però finalment vaig tenir l'oportunitat d'entrar al programa de microelectrònica i desenvolupar la tecnologia MOS que es convertiria en CMOS, que és la tecnologia dominant d'avui ".

Ramping Up DRAM

Primer, una breu recapitulació: Normalment, els MOSFET tenen dos tipus de transistor diferents, o bé NMOS (canal n), que forma un canal conductor i s’encén el transistor quan es col·loca tensió positiva a l’elèctrode de la porta o PMOS (canal p), que fa tot el contrari. El 1963, Frank Wanlass de Fairchild Semiconductor va adaptar aquest treball al CMOS (MOS complementari), un disseny de circuit integrat que utilitza els dos tipus de transistors per formar una porta que no utilitza gens de potència fins que els transistors canviïn.

Malgrat que els avenços de Wanlass (també va desenvolupar els primers circuits integrats comercials MOS el 1963) finalment es demostrarien fonamentals en la redefinició de la memòria del sistema de Dennard, Dennard no va fer una ruta senzilla fins aquest punt. La memòria RAM, que serveix d’espai de retenció temporal per a les dades del procés computacional, estava en ús a mitjan anys seixanta, però era en un sistema pesat de fils i imants que pateix la força i que dificultava l’ús en la majoria d’aplicacions. Una vegada que Dennard va pensar en el problema el desembre de 1966, no va trigar gaire a canviar.

"Vaig tenir més antecedents en magnètica que no pas en semiconductors", va dir. "Vaig escoltar una xerrada sobre el que intentaven fer els nois de la magnètica per ampliar la tecnologia. Aquests nois van fer una fabricació realment de baix cost sobre tot això passant cap a una tecnologia laminada… Em va sorprendre com va ser Aquesta cosa senzilla era, en comparació amb els dispositius de sis MOS que estàvem utilitzant per fer el mateix, vaig continuar pensant així mentre vaig tornar a casa aquell vespre. Els seus tenien un parell de cables i els nostres tenien quatre, cinc o potser sis. fils que uneixen les coses juntes. Hi ha una manera més bàsica de fer-ho?"

"Un transistor MOS és, bàsicament, el seu gir és com un condensador", va continuar Dennard. "La porta del transistor en si pot emmagatzemar càrrega i, si no feu que es deixi escapar, pot romandre molt temps." Per tant, va raonar Dennard, hauria de ser possible emmagatzemar dades binàries com a càrrega positiva o negativa en un condensador. "Al vespre vaig desenvolupar la cèl·lula DRAM de dos o tres transistors. Però no em va agradar tallar de sis transistors a només tres transistors. Per què no puc aconseguir una cosa més senzilla? Ni tan sols volia per posar un tercer transistor ".

"Vaig passar un parell de mesos analitzant realment això, i com funciona i intentant descobrir una manera millor. I un dia vaig descobrir que podia escriure aquesta cel·la de memòria mitjançant aquest primer transistor, que era realment bàsic, al condensador, però Aleshores, puc tornar a encendre aquest transistor i descarregar-lo a la línia de dades original de la qual provenia. Abans no era possible, però va funcionar amb transistors MOS. Vaig estar satisfet amb aquest resultat."