易失性存儲(chǔ)器的發(fā)展歷程

繼續(xù)關(guān)于存儲(chǔ)器的發(fā)展回顧，上期我們回顧了非易失性存儲(chǔ)器的發(fā)展史，本期內(nèi)容我們將回顧易失性存儲(chǔ)器的發(fā)展歷程。易失性存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但在關(guān)閉時(shí)將其擦除，但是，非易失性存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)關(guān)閉后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)仍保留在計(jì)算機(jī)中。易失性存儲(chǔ)器的主要特征是它們需要電源來(lái)維持其存儲(chǔ)狀態(tài)。主要分為兩種類(lèi)型：靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)。

1963年，Fairchild發(fā)明了SRAM。作為即1959年IBM CMOS研發(fā)的后續(xù)，1969年Intel推出了 3101 SRAM。

在開(kāi)發(fā)廣泛集成之前，分立器件的使用、且易于訪(fǎng)問(wèn)的內(nèi)存是許多系統(tǒng)的基礎(chǔ)。SRAM滿(mǎn)足了這一需求， 它使用簡(jiǎn)單的地址和數(shù)據(jù)接口，以及讀取和寫(xiě)入其任何內(nèi)存位置的能力。

從19世紀(jì)70年代到2000年代，SRAM 存儲(chǔ)器被廣泛用于提供高性能解決方案。技術(shù)進(jìn)步增加了更復(fù)雜的同步接口，用以滿(mǎn)足高速微處理器、DSP和FPGA不斷增長(zhǎng)的需求。最初，有眾多供應(yīng)商支持該市場(chǎng)，但最終由幾家日本和韓國(guó)供應(yīng)商主導(dǎo)。

對(duì)于現(xiàn)代設(shè)計(jì)和應(yīng)用，分立式SRAM已經(jīng)過(guò)時(shí)了。21世紀(jì)的半導(dǎo)體和集成使供應(yīng)商能夠?qū)RAM直接集成到其它半導(dǎo)體設(shè)備中。然而，SRAM在航空電子、防務(wù)、工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用等較舊的長(zhǎng)生命周期應(yīng)用中的使用提供了持續(xù)的需求。Infineon、Cypress、Renesas、ISSI和Alliance仍然在提供持續(xù)支持，而羅徹斯特電子則處于有利地位，能夠通過(guò)現(xiàn)貨庫(kù)存滿(mǎn)足相應(yīng)需求，覆蓋停產(chǎn)和仍在產(chǎn)的SRAM產(chǎn)品。

DRAM是另一種主流的易失性存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器早于半導(dǎo)體革命，可以追溯到二戰(zhàn)期間在布萊切利公園使用的代號(hào)為“Aquarius”的密碼分析機(jī)。在這里，一個(gè)硬連線(xiàn)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)紙帶被讀取，它的字符被記錄在一大堆電容器的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)中，這些電容器要么帶電，表示為“1”，要么不帶電，表示為“0”。由于電荷會(huì)逐漸泄漏，因此應(yīng)用了周期性脈沖。有趣的是，這種機(jī)制被稱(chēng)為破解德國(guó)恩尼格瑪密碼的機(jī)器。

使用電容電荷的想法有助于為DRAM提供硅解決方案。1964年，為IBM工作的Arnold Farber和Eugene Schlig使用晶體管柵極和隧道二極管鎖存器創(chuàng)建了硬連線(xiàn)存儲(chǔ)單元。它被兩個(gè)晶體管和兩個(gè)電阻器解決方案所取代，這被稱(chēng)為Farber-Schlig電池。1965年，IBM制造出16位硅存儲(chǔ)芯片、由80個(gè)晶體管、64個(gè)電阻器和4個(gè)二極管組成。東芝在其Toscal BC-1411電子計(jì)算器中使用了由分立雙極存儲(chǔ)器構(gòu)建的180位 DRAM。

1966年，IBM將該技術(shù)發(fā)展為MOS（金屬氧化物半導(dǎo)體）工藝，用以創(chuàng)建SRAM的替代品。1969年，Advanced Memory Systems（該公司于1976年與Intersil合并）使用它開(kāi)發(fā)了一種1024位芯片，該芯片向Honeywell、Raytheon和Wang Laboratories限量發(fā)行。

持續(xù)至今，DRAM的開(kāi)發(fā)是一個(gè)不斷進(jìn)步的過(guò)程。1970年，Honeywell與Intel合作開(kāi)發(fā)了三晶體管單元DRAM，這促使了1KB Intel 1103中的第一個(gè)商用設(shè)備的誕生。1973年，Mostek發(fā)布了4KB，使用多路復(fù)用行和列線(xiàn)，隨后它與1973年的16KB MK4116一起問(wèn)世。

DRAM的容量不斷增加，在80年代初達(dá)到64KB。它在市場(chǎng)上占有一席之地，實(shí)現(xiàn)了最高性?xún)r(jià)比，但是，該產(chǎn)品變得越來(lái)越商品化，1985年，Intel Gordon Moore決定退出DRAM市場(chǎng)。其它供應(yīng)商繼續(xù)支持存儲(chǔ)器產(chǎn)品，隨著時(shí)間的推移，富士通、日立、三菱電機(jī)和東芝等供應(yīng)商主導(dǎo)了該市場(chǎng)。

DRAM技術(shù)持續(xù)推進(jìn)到21世紀(jì)，容量可高達(dá)64GB。技術(shù)不斷革新，使得DRAM的單位容量成本不斷降低。此外，性能也在不斷提升，同時(shí)也最大限度地減少了每比特功率的影響。通過(guò)如下所述的多代界面更改，在應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)了性能改進(jìn)。

EDO

Fast Page Mode

SDRAM

LPSDRAM

DDR, DDR2, DDR3, DDR4 and DDR5

LPDDR, LPDDR2, LPDDR3, LPDDR4 and LPDDR5

對(duì)于產(chǎn)品周期較短的消費(fèi)者和高性能應(yīng)用，盡管這些界面變化備受歡迎，但其它依賴(lài)長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng)的應(yīng)用卻無(wú)法接受不斷迭代。目前市場(chǎng)上的供應(yīng)商，如Samsung、SK Hynix、Micron、Winbond和ISSI，都瞄準(zhǔn)了細(xì)分市場(chǎng)，其中一些供應(yīng)最新一代產(chǎn)品，另一些則專(zhuān)注于傳統(tǒng)產(chǎn)品。

請(qǐng)持續(xù)關(guān)注羅徹斯特電子，期待后續(xù)關(guān)于專(zhuān)用存儲(chǔ)器和低容量嵌入式存儲(chǔ)解決方案的主題內(nèi)容。羅徹斯特電子是易失性存儲(chǔ)器的授權(quán)供貨渠道，覆蓋停產(chǎn)和仍在產(chǎn)的產(chǎn)品，產(chǎn)品組合包括從標(biāo)準(zhǔn)低容量到高性能同步DDR和高容量的多代SRAM和DRAM。