Podsumowanie naszych doświadczeń z układami pamięci ulotnej
Kontynuując naszą serię artykułów poświęconą historii urządzeń pamięci i podsumowując nasze doświadczenia z układami pamięci nieulotnej, chcielibyśmy przedstawić ewolucję układów pamięci ulotnej. Pamięci ulotne zachowują dane przy włączonym zasilaniu komputera. Po odłączeniu zasilania dochodzi do utraty zawartości pamięci, co stanowi ich cechę charakterystyczną. Istnieją dwa główne rodzaje pamięci ulotnych - statyczna pamięć o dostępie swobodnym (SRAM) i dynamiczna pamięć o dostępie swobodnym (DRAM).
Pamięć typu SRAM została wynaleziona w 1963 roku w Fairchild Semiconductor, jako kontynuacja badań IBM nad pamięciami CMOS z 1959 roku. Zaowocowało to wprowadzeniem na rynek w 1969 roku pamięci SRAM 3101 firmy Intel.
W czasach przed pojawieniem się układów o wysokim stopniu integracji, użycie pamięci dyskretnych o łatwym w implementacji dostępie stanowiło element o kluczowym dla wielu systemów znaczeniu. Układy SRAM spełniały te warunki. Wykorzystywały one prosty interfejs adresowania i dostępu do danych, a także możliwość odczytu i zapisu w dowolnej lokalizacji pamięci.
Od lat 70. po lata 2000. pamięć SRAM była szeroko wykorzystywana w rozwiązaniach wysokowydajnych. Wraz z postępem dodano bardziej złożone interfejsy synchroniczne, które stanowiły odpowiedź na rosnące wymagania z wiązane z pojawieniem się szybkich mikroprocesorów, procesorów DSP i układów FPGA. Początkowo obszar ten wspierało wielu dostawców, ale ostatecznie został on zdominowany przez kilku producentów japońskich i koreańskich.
W przypadku nowoczesnych rozwiązań i zastosowań czas pamięci typu SRAM już minął. Rozwój półprzewodników i zwiększenie integracji układów w XXI wieku pozwoliły producentom na bezpośrednią integrację pamięci SRAM w docelowych układach. Jednak wykorzystanie pamięci SRAM w starszych zastosowaniach o długim cyklu życia, w obszarach takich jak awionika, obronność, zastosowania przemysłowe i urządzenia medyczne, generuje stały popyt. Firmy takie jak Infineon, Cypress, Renesas, ISSI i Alliance nadal wspierają ten segment rynku, a pozycja Rochester Electronics na rynku gwarantuje szerokie możliwości odpowiedzi na istniejący popyt, w oparciu o stany magazynowe układów pamięci SRAM zarówno dostępnych, jak i wycofanych z rynku ogólnego.
DRAM to drugi z powszechnie stosowanych typów pamięci ulotnej. Pamięć tego typu powstała przed rewolucją półprzewodnikową, a jej początki sięgają maszyny kryptograficznej o kryptonimie "Aquarius", używanej w ośrodku Bletchley Park podczas II wojny światowej. Zastosowano odczyt z nośnika w postaci taśmy papierowej pełniącej funkcję pamięci dynamicznej, a znaki zapisywane były w dynamicznym magazynie danych opartym na dużych rozmiarów zestawie kondensatorów. Kondensatory naładowane odpowiadały wartości „1”, a kondensatory nienaładowane odpowiadały wartości „0”. Ponieważ ładunek stopniowo zanikał, stosowano okresowy impuls napięcia. Co ciekawe, mechanizm ten stał się znany jako część maszyny, która złamała niemiecki kod Enigma.
Pomysł polegający na stosowaniu ładowania elementów pojemnościowych pomógł w opracowaniu półprzewodnikowego wariantu pamięci DRAM. W 1964 roku Arnold Farber i Eugene Schlig, pracujący w tym czasie dla IBM, stworzyli stałą komórkę pamięci wykorzystującą bramkę tranzystorową i efekt „latch” diody tunelowej. Została ona zastąpiona rozwiązaniem z dwoma tranzystorami i dwoma rezystorami, znane jako komórka pamięci Farbera-Schliga. W 1965 roku firma IBM stworzyła 16-bitowy krzemowy układ pamięci, składający się z 80 tranzystorów, 64 rezystorów i 4 diod. Toshiba wykorzystała w kalkulatorze elektronicznym Toscal BC-1411 180-bitową pamięć DRAM zbudowaną z dyskretnych bipolarnych komórek pamięci.
W 1966 roku IBM rozwinął tę technologię do procesu MOS (Metal Oxide Semiconductor), tworząc alternatywę dla pamięci SRAM. W 1969 roku technologia ta została następnie wykorzystana przez Advanced Memory Systems (firma ta połączyła się z Intersil w 1976 roku) do opracowania 1024-bitowego chipu, wyprodukowanego w ograniczonej liczbie dla Honeywell, Raytheon i Wang Laboratories.
Rozwój pamięci DRAM dał początek ciągłemu procesowi rozwoju, który trwa do dziś. W 1970 roku firma Honeywell nawiązała współpracę z Intelem w celu stworzenia pamięci DRAM bazującej na trójtranzystorowej komórce pamięci, co doprowadziło do powstania pierwszego komercyjnie dostępnego układu, którym była 1-kilobitowa pamięć Intel 1103. W 1973 roku firma Mostek wprowadziła na rynek 4-kilobitową pamięć DRAM wykorzystującą multipleksowane linie wierszy i kolumn, a następnie, w 1973 roku, 16-kilobitową pamięć MK4116.
Gęstości pamięci DRAM stale rosły, osiągając na początku lat 80-tych 64 kilobity. Układy te, cechując się najkorzystniejszym wskaźnikiem ceny za bit pojemności, znalazły swe miejsce na rynku. Układy DRAM stawały się coraz bardziej powszechne, a w 1985 roku Gordon Moore postanowił wycofać Intel z rynku DRAM. Inni dostawcy nadal oferowali swe pamięci, a w kolejnych latach producenci tacy jak Fujitsu, Hitachi, Mitsubishi Electric i Toshiba zdominowali rynek.
Technologia DRAM do początku XXI wieku nadal się rozwijała. Gęstości pamięci sięgają obecnie nawet 64 gigabitów. Ciągły postęp technologiczny napędzał również rozwój układów DRAM, przy ciągłej redukcji kosztu pojemności jednostki pamięci. Skutkował stałą poprawą wydajności, jednocześnie minimalizując zużycie mocy na jednostkę pamięci. Poprawa wydajności została uzyskana dzięki wielu kolejnym generacjom interfejsów:
- EDO
- Tryb szybkiej strony
- SDRAM
- LPSDRAM
- DDR, DDR2, DDR3, DDR4 i DDR5
- LPDDR, LPDDR2, LPDDR3, LPDDR4 i LPDDR5
Mimo przyjęcia zmian w interfejsach przez konsumentów i twórców zastosowań wysokowydajnych o krótkich cyklach produktowych, zmiany takie nie sprzyjają zastosowaniom opartym na długoterminowej stabilnej dostępności komponentów. Producenci obecni na dzisiejszym rynku pamięci, tacy jak Samsung, SK Hynix, Micron, Winbond i ISSI, ukierunkowani są na różne segmenty rynku - niektórzy oferują najnowsze generacje pamięci, a inni koncentrują się na starszych produktach.
Zachęcamy do dalszego śledzenia firmy Rochester Electronics, w tym przyszłych dyskusji na temat pamięci do zastosowań specjalnych i wbudowanych pamięci o niskiej gęstości. Rochester Electronics jest autoryzowanym dostawcą układów pamięci ulotnej, zarówno dostępnych, jak i wycofanych z rynku ogólnego. Nasza oferta pamięci ulotnych obejmuje wiele generacji pamięci typu SRAM i DRAM, od standardowych układów o niskiej gęstości, po wysokowydajne synchroniczne pamięci DDR i układy o wysokiej gęstości zapisu.
Dowiedz się więcej o oferowanych przez nas układach pamięci
Układy pamięci w ofercie Rochester Electronics
Wsparcie dla zastosowań o długim cyklu życia
Pamięci typu SRAM, FIFO i Dual-Port w ofercie Rochester Electronics
