Invenções famosas

Memória DRAM – História dos Computadores, Computação e Internet

A recém-criada empresa Intel lançou publicamente o 1103, o primeiro DRAM – chip de memória de acesso aleatório dinâmico em 1970. Era o chip de memória de semicondutor mais vendido do mundo em 1972, derrotando a memória do tipo de núcleo magnético. O primeiro computador comercialmente disponível usando o 1103 foi a HP 9800 series.

Memória

Jay Forrester inventou a memória principal em 1949 e se tornou a forma dominante de memória de computador nos anos 50. Permaneceu em uso até o final dos anos 1970. De acordo com uma palestra pública dada por Philip Machanick na Universidade de Witwatersrand:

“Um material magnético pode ter sua magnetização alterada por um campo elétrico. Se o campo não for forte o suficiente, o magnetismo permanece inalterado.

Este princípio possibilita a troca de um único pedaço de material magnético – um pequeno anel chamado de núcleo em uma grade, passando a metade da corrente necessária para mudá-la através de dois fios que só se cruzam naquele núcleo “.

A DRAM de um transistor

O Dr. Robert H. Dennard, um membro do Centro de Pesquisa Thomas J. Watson da IBM, criou a DRAM com um transistor em 1966. Dennard e sua equipe estavam trabalhando em transistores de campo e circuitos integrados. Os chips de memória chamaram sua atenção quando ele viu a pesquisa de outra equipe com memória magnética de filme fino.

Dennard afirma que ele foi para casa e teve as idéias básicas para a criação de DRAM em poucas horas. Ele trabalhou em suas idéias para uma célula de memória mais simples que usava apenas um único transistor e um pequeno capacitor. A IBM e a Dennard obtiveram uma patente para a DRAM em 1968.

Memória de acesso aleatório 

RAM significa memória de acesso aleatório – memória que pode ser acessada ou gravada aleatoriamente para que qualquer byte ou parte da memória possa ser usada sem acessar os outros bytes ou partes de memória.

Havia dois tipos básicos de RAM no momento: RAM dinâmica (DRAM) e RAM estática (SRAM). A DRAM deve ser atualizada milhares de vezes por segundo. A SRAM é mais rápida porque não precisa ser atualizada.

Ambos os tipos de RAM são voláteis – eles perdem seu conteúdo quando a energia é desligada. A Fairchild Corporation inventou o primeiro chip SRAM de 256 k em 1970. Recentemente, vários novos tipos de chips de RAM foram projetados.

John Reed e a equipe Intel 1103 

John Reed, agora chefe da The Reed Company, já fez parte da equipe Intel 1103. Reed ofereceu as seguintes memórias sobre o desenvolvimento do Intel 1103:

“A invenção?” Naqueles dias, a Intel – ou poucos outros – estavam se concentrando em obter patentes ou conseguir “invenções”. Eles estavam desesperados para colocar novos produtos no mercado e começar a colher os lucros. Então deixe-me dizer-lhe como o i1103 nasceu e cresceu.

Em aproximadamente 1969, William Regitz, da Honeywell, convenceu as empresas de semicondutores dos Estados Unidos à procura de alguém para compartilhar o desenvolvimento de um circuito de memória dinâmica baseado em uma nova célula de três transistores que ele – ou um de seus colegas de trabalho – inventou.

Esta célula era do tipo ‘1X, 2Y’ disposta com um contato ‘butted’ para conectar o dreno do transistor de passagem ao portão da chave de corrente da célula. 

Regitz conversou com muitas empresas, mas a Intel ficou muito animada com as possibilidades aqui e decidiu seguir adiante com um programa de desenvolvimento. Além disso, enquanto Regitz havia originalmente proposto um chip de 512 bits, a Intel decidiu que 1.024 bits seriam viáveis.

E assim o programa começou. Joel Karp, da Intel, era o designer de circuitos e trabalhou em estreita colaboração com o Regitz durante todo o programa. Isso culminou em unidades de trabalho reais, e um papel foi dado neste dispositivo, o i1102, na conferência ISSCC de 1970, na Filadélfia. 

A Intel aprendeu várias lições do i1102, a saber:

1. As células DRAM precisaram de polarização de substrato. Isso gerou o pacote DIP de 18 pinos.

2. O contato de ‘batida’ foi um problema tecnológico difícil de resolver e os rendimentos foram baixos.

3. O sinal estroboscópico de célula de nível múltiplo ‘IVG’, tornado necessário pelo circuito de célula ‘1X, 2Y’, fez com que os dispositivos tivessem margens operacionais muito pequenas.

Embora continuassem a desenvolver o i1102, havia necessidade de olhar para outras técnicas celulares. Ted Hoff havia anteriormente proposto todas as formas possíveis de conectar três transistores em uma célula DRAM, e alguém deu uma olhada mais de perto na célula ‘2X, 2Y’ neste momento. Eu acho que pode ter sido Karp e / ou Leslie Vadasz – eu ainda não tinha vindo para a Intel.

A ideia de usar um ‘contato enterrado’ foi aplicada, provavelmente pelo guru do processo Tom Rowe, e essa célula tornou-se cada vez mais atraente. Ele poderia acabar com o problema de contato e o requisito de sinal multi-nível acima mencionado e gerar uma célula menor para inicializar! 

Então Vadasz e Karp esboçaram um esquema de uma alternativa i1102 às escondidas, porque essa não era exatamente uma decisão popular com a Honeywell. Eles atribuíram o trabalho de projetar o chip para Bob Abbott em algum momento antes de eu entrar em cena em junho de 1970.

Ele iniciou o projeto e o projetou. Eu assumi o projeto após as máscaras iniciais ‘200X’ terem sido tiradas dos layouts mylar originais. Meu trabalho era desenvolver o produto a partir daí, o que não era uma tarefa pequena por si só.

É difícil encurtar a história, mas os primeiros chips de silício do i1103 foram praticamente não funcionais até se descobrir que a sobreposição entre o relógio ‘PRECH’ e o relógio ‘CENABLE’ – o famoso parâmetro ‘Tov’ – era muito crítico devido à nossa falta de compreensão da dinâmica interna das células.

Esta descoberta foi feita pelo engenheiro de testes George Staudacher. No entanto, entendendo essa fraqueza, caracterizei os dispositivos disponíveis e elaboramos uma folha de dados. 

Por causa dos baixos rendimentos que estávamos vendo devido ao problema ‘Tov’, Vadasz e eu recomendamos à Intel que o produto não estivesse pronto para o mercado.

Mas Bob Graham, então vice-presidente de marketing da Intel, pensou o contrário. Ele empurrou para uma introdução precoce – sobre nossos corpos, por assim dizer. 

A Intel i1103 chegou ao mercado em outubro de 1970. A demanda foi forte após a introdução do produto, e foi meu trabalho evoluir o projeto para obter melhor rendimento.

Eu fiz isso em etapas, fazendo melhorias a cada nova geração de máscara até a revisão ‘E’ das máscaras, ponto em que o i1103 estava rendendo bem e com um bom desempenho. Este meu trabalho inicial estabeleceu algumas coisas:

1. Com base na minha análise de quatro execuções de dispositivos, o tempo de atualização foi definido em dois milissegundos. Os múltiplos binários dessa caracterização inicial ainda são o padrão até hoje.

2. Eu fui provavelmente o primeiro projetista a usar transistores Si-gate como capacitores de bootstrap. Meus conjuntos de máscaras em evolução tiveram vários deles para melhorar o desempenho e as margens.

E isso é tudo o que posso dizer sobre a ‘invenção’ da Intel 1103. Eu vou dizer que ‘obter invenções’ não era apenas um valor entre nós, projetistas de circuito da época.

Eu sou pessoalmente nomeado em 14 patentes relacionadas à memória, mas naqueles dias, eu tenho certeza que eu inventei muitas outras técnicas no curso de obter um circuito desenvolvido e sair para o mercado sem parar para fazer qualquer divulgação.

O fato de que a própria Intel não estava preocupada com patentes até “tarde demais” é evidenciada no meu próprio caso pelas quatro ou cinco patentes que recebi, solicitadas e designadas para dois anos depois que deixei a empresa no final de 1971! Olhe para um deles e você me verá listado como funcionário da Intel! “

 

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