Honrando a Robert Dennard, el padre de Dram

Contenido

• Honrando a Robert Dennard, el padre de DRAM
• De DRAM a MOSFET Scaling

No todos tienen la oportunidad de alcanzar la inmortalidad de un logro en su carrera. El Dr. Robert Dennard ha tenido dos oportunidades, y debido a ellas, el mundo de la tecnología se ha convertido en el monstruo que es hoy.

Además de idear el proceso subyacente para la memoria de acceso aleatorio dinámico, mejor conocido como DRAM, Dennard también propuso la teoría de escala que ha permitido miniaturizar las longitudes de canal de los transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal, o MOSFET, hasta tamaños que nunca antes de lo posible, ahora solo unos pocos nanómetros.

Por estos dos logros, que ocurrieron en la primera década de una carrera que se extendió por unos 50 años, Dennard fue nombrado el Premio de Kyoto 2013 en Tecnología Avanzada en noviembre pasado, un honor que se acompaña de una medalla de oro de 20 quilates, una donación en efectivo de 50 millones de yenes (aproximadamente $ 500, 000) y un diploma "en reconocimiento de las contribuciones de toda la vida a la sociedad". Pero Dennard, quien habló conmigo a principios de esta semana desde San Diego, donde estaba siendo agasajado y dando conferencias como parte del Simposio del Premio de Kioto, no comenzó con aspiraciones tan elevadas.

Ingeniería del ingeniero

Después de haber nacido en Terrell, Texas, en 1932 y recibir su licenciatura y maestría en ingeniería eléctrica de la Southern Methodist University a mediados de los años 50, y su doctorado en el mismo campo del Carnegie Technical Institute (ahora Carnegie Mellon University) en 1958, se unió IBM como ingeniero de personal en la División de Investigación de IBM, donde, admite, sus comienzos fueron humildes.

"Estaba aprendiendo los principios básicos y obteniendo lo que era una educación amplia, pero no mucho", dijo. "Los tubos de vacío, eso es lo que nos enseñaron. Las cosas que nos enseñaron estaban siendo totalmente reemplazadas. Fue una transición maravillosa de la que tuve la oportunidad de estar al otro lado".

Pero rápidamente se hizo evidente que había muchas oportunidades para las personas que estaban a la vanguardia de esta tecnología. "Comenzamos de inmediato soñando con lo que las computadoras podían lograr", dijo. "Es por eso que nos contrataron. Las computadoras habían comenzado, pero acabábamos de pasar los tubos de vacío: se diseñaron los primeros instrumentos de transistores. Hubo algo nuevo, el diodo túnel, o el diodo Esaki, que se había inventado. Buscamos muchas alternativas diferentes con algunas realmente extrañas, computar con microondas. Pero finalmente tuve la oportunidad de ingresar al programa de microelectrónica y desarrollar la tecnología MOS que se convertiría en CMOS, que es la tecnología dominante de hoy en día ".

Incrementando DRAM

Primero, un breve resumen: normalmente, los MOSFET vienen en dos tipos de transistores diferentes, ya sea NMOS (canal n), que forma un canal conductor y enciende el transistor cuando se coloca voltaje positivo en el electrodo de la puerta, o PMOS (canal p), que hace lo contrario. En 1963, Frank Wanlass, de Fairchild Semiconductor, adaptó este trabajo al CMOS (MOS complementario), un diseño de circuito integrado que usa ambos tipos de transistores para formar una puerta que no usa energía en absoluto hasta que los transistores cambian.

Aunque los avances de Wanlass (también desarrolló los primeros circuitos integrados comerciales MOS en 1963) eventualmente resultarían fundamentales en la memoria del sistema de redefinición de Dennard, Dennard no tomó una ruta directa a ese punto. La RAM, que sirve como un espacio de almacenamiento temporal para datos en el proceso computacional, estaba en uso a mediados de la década de 1960, pero estaba en un sistema engorroso y hambriento de cables e imanes que dificultaba su uso en la mayoría de las aplicaciones. Una vez que Dennard se concentró en el problema en diciembre de 1966, no pasó mucho tiempo para que eso cambiara.

"Tenía más experiencia en magnetismo que en semiconductores", dijo. "Escuché una charla sobre lo que los chicos de magnetismo intentaban hacer para extender la tecnología. Estos muchachos iban a hacer una fabricación de muy bajo costo en todo esto yendo a una tecnología laminada… Me sorprendió cómo fue Esto fue simple, en comparación con los dispositivos de seis MOS que estábamos usando para hacer lo mismo. Seguí pensando de esa manera cuando volví a casa esa noche. Los suyos tenían un par de cables y el nuestro tenía cuatro, cinco o tal vez seis cables que conectan las cosas juntas. ¿Hay una forma más básica de hacerlo?"

"Un transistor MOS es, básicamente, su actuación es como un condensador", continuó Dennard. "La puerta del transistor en sí puede almacenar carga, y si no hace que se escape, puede permanecer allí durante bastante tiempo". Por lo tanto, Dennard razonó, debería ser posible almacenar datos binarios como carga positiva o negativa en un condensador. "Básicamente, esa noche desarrollé la celda DRAM para dos o tres transistores. Pero no estaba contento de cortar de seis transistores a solo tres transistores. ¿Por qué no puedo obtener algo más simple? Ni siquiera quería poner un tercer transistor ".

"Pasé un par de meses realmente analizando esto, y cómo funciona y tratando de encontrar una mejor manera. Y un día descubrí que podía escribir esta celda de memoria a través de este primer transistor, que era realmente básico, en el condensador, pero entonces podría volver a encender este transistor y descargarlo en la línea de datos original de la que provenía. Eso no era posible antes, pero funcionó con transistores MOS. Estaba contento con ese resultado ".