向德拉姆之父罗伯特·丹纳德致敬

内容

• 纪念DRAM之父Robert Dennard
• 从DRAM到MOSFET缩放

并非每个人都有机会从自己的职业成就中获得永生。 罗伯特·丹纳德（Robert Dennard）博士有两次机会-由于这些机会，技术世界已成为当今的重中之重。

除了设计动态随机存取存储器（通常称为DRAM）的基础过程之外，Denard还提出了比例缩放理论，该理论使得将金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET的沟道长度最小化到从未有过的尺寸成为可能。以前认为不可能-现在只有几纳米。

对于这两项成就，这些成就发生在大约50年的职业生涯的前十年中，丹纳德于去年11月被评为2013年京都市先进技术奖获得者，这一荣誉伴随着20克拉的金牌获得，奖金为5000万日元（约合50万美元），并颁发了“表彰对社会作出的终身贡献的文凭”。 但是丹纳德本周早些时候在圣地亚哥与我交谈，他在京都奖座谈会上受到嘉奖和演讲，但他并没有抱有如此崇高的愿望。

工程工程师

他于1932年出生于德克萨斯州的特雷尔（Terrell），并于50年代中期从南方卫理公会大学获得电气工程学士和硕士学位，并于1958年从卡内基技术学院（现为卡内基梅隆大学）获得了同一领域的博士学位，他承认，IBM是IBM研究部的一名工程师，他的起步很不起眼。

他说：“我只是学习基本原理，并接受了广泛的教育，但还不是很多。” “真空管，这就是我们所教的内容。我们所教的内容刚刚被完全取代。这是一次了不起的转变，我有机会站在另一侧。”

但是很快就变得很清楚，对于处于该技术最前沿的人们而言，这是许多机遇。 他说：“我们马上就梦想着计算机可以完成什么。” “这就是为什么他们雇用我们的原因。计算机已经开始了，但是我们刚刚摆脱了真空管的问题，第一个晶体管仪器正在设计中。发明了隧道二极管或Esaki二极管这一新事物。我们追求了很多不同的选择，其中有些真的很奇怪，可以用微波进行计算。但是最终，我获得了进入微电子程序并开发成为CMOS的MOS技术的机会，而CMOS是当今的主要技术。”

加速DRAM

首先，简要回顾一下：通常，MOSFET有两种不同的晶体管类型：NMOS（n沟道）形成导电沟道并在栅极上施加正电压时导通晶体管；或者PMOS（p沟道） ），相反。 1963年，Fairchild Semiconductor的Frank Wanlass将这项工作改编为CMOS（互补MOS），这是一种集成电路设计，它使用两种类型的晶体管形成一个在晶体管切换之前完全不使用功率的栅极。

尽管Wanlass的进步（他也于1963年开发了第一批商用MOS集成电路）最终将证明对Dennard重新定义系统内存起了作用，但Dennard并没有采取直接的方法。 RAM在1960年代中期投入使用，在计算过程中用作数据的临时存放空间，但由于它是笨重且耗电的电线和磁铁系统，因此在大多数应用中很难使用。 1966年12月，丹纳德（Dennard）对这个问题下了决心，不久就改变了这个问题。

他说：“与半导体相比，我在磁性领域拥有更多的背景。” “我听到了有关磁性技术人员为扩展技术所做的努力的演讲。这些人员将通过使用层压技术在整个产品上进行一些真正的低成本制造……我惊讶的是，如何与我们用来做同样事情的六个MOS器件相比，这件事很简单。那天晚上我回家时，我继续以这种方式思考，他们的电线只有几根，而我们的电线只有四根，五根或六根将东西连接在一起的电线。还有没有更基本的方法？”

Dennard继续说：“基本上，MOS晶体管是作为电容器。” “晶体管本身的栅极可以存储电荷，如果不引起泄漏，它可以在其中呆很长时间。” 因此，Dennard认为，应该有可能将二进制数据存储为电容器上的正电荷或负电荷。 “本质上，那天晚上我开发了一个用于两个或三个晶体管的DRAM单元。但是，我不满意将六个晶体管切割成三个晶体管。为什么我不能得到更简单的东西？我什至不想要放入第三个晶体管。”

“我花了几个月的时间真正地分析了这一点，以及它是如何工作的，并试图找到一种更好的方法。有一天，我发现我可以通过第一个晶体管（实际上是基本的）将这个存储单元写入电容器中，但是然后我可以再次打开该晶体管，然后将其放电到原来的数据线中。以前是不可能的，但是它可以与MOS晶体管一起使用。我对此结果感到满意。”