Войти
Полупроводниковая память - это цифровое электронное полупроводниковое устройство используется для хранения цифровых данных, например, компьютерной памяти. Обычно это относится к МОП-памяти, где данные хранятся в ячейках памяти (МОП) на кремнии интегральная схема микросхема памяти . Существует множество различных типов, использующих различные полупроводниковые технологии. Двумя основными типами оперативной памяти (RAM) являются статическое RAM (SRAM), в котором используется несколько MOS-транзисторов на ячейку памяти, и динамическое ОЗУ (DRAM), в котором используется один МОП-транзистор и МОП-конденсатор на ячейку. Энергонезависимая память (например, EPROM, EEPROM и флэш-память ) использует ячейки памяти с плавающим затвором, которые состоят из одного МОП-транзистора с плавающим затвором на ячейку.
Большинство типов полупроводниковой памяти имеют свойство произвольный доступ, что означает, что для доступа к любой ячейке памяти требуется одинаковое количество времени, поэтому к данным можно эффективно обращаться в любом случайном порядке.. Это контрастирует с носителями данных, такими как жесткие диски и CD, которые читают и записывают данные последовательно, и поэтому к данным можно получить доступ только в той же последовательности, в которой они были записаны. Полупроводниковая память также имеет гораздо более быстрое время доступа, чем другие типы хранения данных; байт данных может быть записан или считан из полупроводниковой памяти в течение нескольких наносекунд, в то время как время доступа для вращающегося хранилища, такого как жесткие диски, находится в диапазоне миллисекунд. По этим причинам он используется для основной компьютерной памяти (первичное хранилище), среди прочего, для хранения данных, с которыми компьютер в настоящее время работает.
По состоянию на 2017 год объем продаж полупроводниковых микросхем памяти составляет 124 миллиарда долларов в год, что составляет 30% всей полупроводниковой промышленности. Регистры сдвига, регистры процессора, буферы данных и другие небольшие цифровые регистры, которые не имеют механизма декодирования адреса памяти , обычно не упоминаются как «память», хотя они также хранят цифровые данные.
В микросхеме полупроводниковой памяти каждый бит двоичных данных хранится в крошечной схеме, называемой ячейкой памяти, состоящей из от одного к нескольким транзисторам. Ячейки памяти расположены прямоугольными массивами на поверхности микросхемы. 1-битные ячейки памяти сгруппированы в небольшие блоки, называемые словами, доступ к которым осуществляется вместе как один адрес памяти. Память производится с длиной слова , которая обычно является степенью двойки, обычно N = 1, 2, 4 или 8 бит.
Доступ к данным осуществляется с помощью двоичного числа, называемого адресом памяти, применяемым к адресным контактам микросхемы, который определяет, к какому слову в микросхеме должен быть осуществлен доступ. Если адрес памяти состоит из M битов, количество адресов на микросхеме равно 2, каждый из которых содержит N битовых слов. Следовательно, количество данных, хранящихся в каждой микросхеме, составляет N2 бита. Емкость памяти для M адресных строк определяется как 2, что обычно является степенью двойки: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 и 512 и измеряется в кибибитах, мебибит, гибибит или тебибит и т. Д. По состоянию на 2014 год самые большие полупроводниковые микросхемы памяти хранят несколько гигибитов данных, но постоянно разрабатывается память большей емкости. Комбинируя несколько интегральных схем, память может быть организована в виде большей длины слова и / или адресного пространства, чем то, что предлагается каждой микросхемой, часто, но не обязательно, в степени двойки.
Две основные операции, выполняемые памятью Микросхема «считывает», при которой содержимое данных слова памяти считывается (неразрушающим образом), и «записывает», когда данные сохраняются в слове памяти, заменяя любые данные, которые были там ранее сохранены. Для увеличения скорости передачи данных в некоторых последних типах микросхем памяти, таких как DDR SDRAM, осуществляется доступ к нескольким словам при каждой операции чтения или записи.
В дополнение к автономным микросхемам памяти блоки полупроводниковой памяти являются неотъемлемыми частями многих компьютерных интегральных схем и схем обработки данных. Например, микросхемы микропроцессора , на которых работают компьютеры, содержат кэш-память для хранения инструкций, ожидающих выполнения.
Микросхемы RAM для компьютеров обычно поставляются на съемных модулях памяти, подобных этим. Дополнительная память может быть добавлена к компьютеру путем подключения дополнительных модулей. Энергозависимая память теряет свои сохраненные данные при выключении питания микросхемы памяти. Однако это может быть быстрее и дешевле, чем энергонезависимая память. Этот тип используется для основной памяти на большинстве компьютеров, поскольку данные хранятся на жестком диске, когда компьютер выключен. Основные типы:
RAM (Память с произвольным доступом ) - это стало общим термином для любой полупроводниковой памяти, в которую можно записывать, а также читать из нее, в отличие от ПЗУ. (ниже), который можно только прочитать. Вся полупроводниковая память, а не только ОЗУ, имеет свойство с произвольным доступом.
Энергонезависимая память (NVM) сохраняет сохраненные данные в нем в периоды, когда питание чипа отключено. Следовательно, он используется для памяти в портативных устройствах, у которых нет дисков, и для съемных карт памяти , среди прочего. Основные типы: Энергонезависимая полупроводниковая память (NVSM) хранит данные в ячейках памяти с плавающим затвором, каждая из которых состоит из полевого МОП-транзистора с плавающим затвором.
4M EPROM, показывая прозрачное окно, используемое для стирания микросхемыРанняя компьютерная память состояла из памяти с магнитным сердечником, а ранняя твердотельная электроника полупроводники, включая транзисторы, такие как транзистор с биполярным переходом (BJT), были непрактичными al для использования в качестве цифровых запоминающих элементов (ячейки памяти ). Самая ранняя полупроводниковая память относится к началу 1960-х годов с биполярной памятью, в которой использовались биполярные транзисторы. Биполярная полупроводниковая память, сделанная из дискретных устройств, была впервые отправлена Texas Instruments в ВВС США в 1961 году. В том же году была разработана концепция твердотельная память на микросхеме интегральной схемы (IC) была предложена инженером по приложениям Бобом Норманом в Fairchild Semiconductor. Первой микросхемой биполярной полупроводниковой памяти была микросхема SP95, представленная IBM в 1965 году. Хотя биполярная память предлагала улучшенную производительность по сравнению с памятью на магнитном сердечнике, она не могла конкурировать с более низкой ценой памяти на магнитном сердечнике, которая оставалась доминировал до конца 1960-х гг. Биполярная память не смогла заменить память на магнитных сердечниках, потому что биполярные триггерные схемы были слишком большими и дорогими.
Появление металла - оксидно-полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET), изобретенный Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году, позволил использование металл-оксидно-полупроводниковых (МОП) транзисторов в качестве элементов памяти ячейки памяти, функция, ранее выполняемая магнитными сердечниками в компьютерной памяти. МОП-память была разработана Джоном Шмидтом в Fairchild Semiconductor в 1964 году. Помимо более высокой производительности, МОП-память была дешевле и потребляла меньше энергии, чем память с магнитным сердечником. Это привело к тому, что полевые МОП-транзисторы в конечном итоге заменили магнитные сердечники в качестве стандартных элементов хранения в компьютерной памяти.
В 1965 году Дж. Вуд и Р. Болл из Royal Radar Establishment предложили цифровые системы хранения, которые используют КМОП (дополнительная МОП) ячейки памяти, в дополнение к МОП-транзисторам силовые устройства для источника питания, переключаемая перекрестная связь, переключатели и память линии задержки. Разработка кремниевого затвора МОП-интегральной схемы (МОП-ИС) компанией Федерико Фаггин в Fairchild в 1968 году позволила производить микросхемы памяти MOS . Память NMOS была коммерциализирована компанией IBM в начале 1970-х годов. Память MOS обогнала память на магнитных сердечниках в качестве доминирующей технологии памяти в начале 1970-х.
Термин «память», когда он используется применительно к компьютерам, чаще всего относится к энергозависимой оперативной памяти (RAM). Двумя основными типами энергозависимой оперативной памяти являются статическая память с произвольным доступом (SRAM) и динамическая память с произвольным доступом (DRAM). Биполярная SRAM была изобретена Робертом Норманом в Fairchild Semiconductor в 1963 году, после чего в 1964 году Джоном Шмидтом в Fairchild была разработана MOS SRAM. SRAM стала альтернативой памяти с магнитным сердечником, но потребовала шесть MOS-транзисторов для каждого бита данных. Коммерческое использование SRAM началось в 1965 году, когда IBM представила свой чип SP95 SRAM для System / 360 Model 95.
Toshiba представила биполярную память DRAM ячейки для своего Toscal BC-1411 электронный калькулятор в 1965 году. Хотя он предлагал более высокую производительность по сравнению с памятью на магнитном сердечнике, биполярная память DRAM не могла конкурировать с более низкой ценой тогдашней доминирующей памяти на магнитном сердечнике. Технология MOS является основой современной памяти DRAM. В 1966 году доктор Роберт Х. Деннард из Исследовательского центра IBM Томаса Дж. Уотсона работал над МОП-памятью. Изучая характеристики технологии МОП, он обнаружил, что она способна создавать конденсаторы, и что хранение заряда или отсутствие заряда на МОП-конденсаторе может представлять 1 и 0 бита, в то время как МОП-транзистор может контроль записи заряда на конденсатор. Это привело к его разработке ячейки памяти DRAM с одним транзистором. В 1967 году Деннард подал в IBM патент на ячейку памяти DRAM с одним транзистором, основанную на технологии MOS. Это привело к появлению первого коммерческого чипа DRAM IC, Intel 1103, в октябре 1970 года. Синхронная динамическая память с произвольным доступом (SDRAM) позже дебютировала с Samsung Микросхема KM48SL2000 в 1992 году.
Термин «память» также часто используется для обозначения энергонезависимой памяти, в частности флэш-памяти. Он находится в постоянной памяти (ПЗУ). Программируемая постоянная память (PROM) была изобретена Вэнь Цин Чоу в 1956 году, когда он работал в подразделении Arma американской корпорации Bosch Arma Corporation. В 1967 году Давон Кан и Саймон Сзе из Bell Labs предложили, чтобы плавающий затвор МОП полупроводникового устройства можно было использовать для ячейки перепрограммируемого постоянная память (ROM), что привело к тому, что Дов Фроман из Intel изобрел EPROM (стираемый PROM) в 1971 году. EEPROM (электрически стираемый PROM) был разработан Ясуо Таруи, Ютакой Хаяши и Киёко Нага в Электротехнической лаборатории в 1972 году. Флэш-память была изобретена Фудзио Масуока в Toshiba в начале 1980-х. Масуока и его коллеги представили изобретение NOR flash в 1984 году, а затем NAND flash в 1987 году. Toshiba коммерциализировала флэш-память NAND в 1987 году.
