Напівпровідникова пам'ять

З часів появи напівпровідникової пам'яті і до початку 90-х років усі мікросхеми пам'яті вироблялися, продавалися і встановлювалися на плату комп'ютера окремо. Ці мікросхеми вміщували від 1 Кбіт до 1 Мбіт інформації і більше. В перших персональних комп'ютерах слоти розширення часто залишалися порожні, щоб покупець у разі потреби міг вставити додаткові мікросхеми.

Починаючи з 1950-х років домінуюче положення в конструкціях оперативних запам'ятовуючих пристроїв займали кільцеві сердечники з феромагнітного матеріалу. До початку 1960-х років діаметр таких сердечників зменшився до 1/17 дюйма (приблизно 1,5 мм). З феритових сердечників монтувалися матриці, прошиті в обох напрямках провідниками. Кожен сердечник пронизаний двома провідниками, прокладеними перпендикулярно один одному. Матеріал сердечників характеризувався значною залишковою намагніченістю, і якщо сердечник намагнічується в одному напрямку, то вважалося, що в ньому зберігається код 1, а якщо в іншому — код 0. Проблема вирішилася в 1970 році, коли фірма Fairchild виготовила першу інтегральну мікросхему пам'яті прийнятного обсягу. Ця мікросхема при розмірах, порівнянних з розмірами феритового сердечника, могла зберігати 256 біт інформації, причому, зчитування відбувалося без руйнування запам’ятованої (збереженої) інформації, що також вигідно відрізняло новий модуль від колишніх пристроїв. Час зчитування був, приблизно, 70 нсек, але хоч за технічними характеристиками нова елементна база не йшла ні в яке порівняння з традиційною, вартість її в перерахунку на біт збереженої інформації на перших порах була дещо вищою, ніж у пристроїв на феритових сердечниках.

У міру вдосконалення технології, яке йшло як по шляху підвищення технічних характеристик, так і по шляху підвищення відносного виходу придатних виробів, ціна напівпровідникової пам'яті безперервно падала. У 1974 році вона, нарешті, зрівнялася з ціною феритовой пам'яті. Далі стрімкий розвиток технології полягав в зниженні вартості виробів і підвищенні щільності «упаковки» (блоку) запам'ятовуючих осередків в чипі. Це призвело до того, що вже через кілька років міні-комп'ютери, оснащені напівпровідникової пам'яттю, наздогнали за обсягом збережених даних великі машини минулих років випуску, маючи при цьому в десятки, а то і в сотні разів менші розміри. Розвиток технологій виробництва елементної бази пам'яті разом з розвитком елементної бази побудови процесорів, призвели до того, що протягом десятиліття відбувся справжній переворот у сфері застосування комп'ютерів. Комп'ютер перетворився на такий же предмет індивідуального попиту, як телевізор або автомобіль. Хоча масивні, дорогі обчислювальні комплекси все ж залишаються деталлю сучасного інформаційного «пейзажу», їх кількість як в цілком предметному, так і у вартісному вираженні не йде ні в яке порівняння з комп'ютерами нового класу — персональними, тобто призначеними для індивідуального користування.

Починаючи з 1970 року технологія виробництва напівпровідникової пам'яті пережила корективу 10 поколінь: спочатку 1 Кбіт в корпусі, потім 4 Кбіт, 16 Кбіт, і, нарешті, нещодавно з'явилося повідомлення про випуск мікросхем з об'ємом пам'яті 256 Мбіт (1 Кбіт = 210 біт, 1 Мбіт = 220 біт). Кожне чергове покоління мало підвищену в 4 рази ємність, і при цьому відповідно знижувалася вартість у перерахунку на біт і деякою мірою підвищувалася швидкодія.

Для реалізації напівпровідникової пам'яті застосовуються два основних види технології — біполярна і МОН (метал-окисел-напівпровідник)[2] — ті ж самі, що і для виготовлення інших цифрових інтегральних схем. Специфіка розробки електричних схем напівпровідникової пам'яті полягає насамперед у синтезі схем ЕП, які складають новий клас схем в сучасній схемотехніці.