Hvem oppfant Intel 1103 DRAM-brikken?

Bettmann Archive / Getty Images

Den nyopprettede Intel-selskap lanserte offentlig 1103, den første DRAM-brikken – dynamisk tilfeldig tilgangsminne – i 1970. Det var den bestselgende halvlederminnebrikken i verden i 1972, og beseiret minne av magnetisk kjerne. Den første kommersielt tilgjengelige datamaskinen som brukte 1103 var HP 9800-serien.

Kjerneminne

Jay Forrester oppfant kjerneminne i 1949, og det ble den dominerende formen for dataminne på 1950-tallet. Den forble i bruk til slutten av 1970-tallet. I følge en offentlig forelesning holdt av Philip Machanick ved University of the Witwatersrand:

«Et magnetisk materiale kan få sin magnetisering endret av et elektrisk felt. Hvis feltet ikke er sterkt nok, er magnetismen uendret. Dette prinsippet gjør det mulig å endre et enkelt stykke magnetisk materiale – en liten smultring kalt en kjerne – koblet inn i et rutenett, ved å sende halvparten av strømmen som trengs for å endre det gjennom to ledninger som bare krysser den kjernen.'

One-Transistor DRAM

Dr. Robert H. Dennard, stipendiat ved IBM Thomas J. Watson Research Center , opprettet en-transistor DRAM i 1966. Dennard og teamet hans jobbet med tidlige felteffekttransistorer og integrerte kretser. Minnebrikker trakk oppmerksomheten hans da han så et annet teams forskning med tynnfilm magnetisk minne. Dennard hevder at han dro hjem og fikk de grunnleggende ideene for å lage DRAM i løpet av noen få timer. Han jobbet med ideene sine for en enklere minnecelle som bare brukte en enkelt transistor og en liten kondensator. IBM og Dennard fikk patent på DRAM i 1968.

Random Access Memory

RAM står for random access memory - minne som kan åpnes eller skrives til tilfeldig slik at enhver byte eller minnedel kan brukes uten å få tilgang til de andre bytene eller minnebitene. Det var to grunnleggende typer RAM på den tiden: dynamisk RAM (DRAM) og statisk RAM (SRAM). DRAM må oppdateres tusenvis av ganger per sekund. SRAM er raskere fordi det ikke trenger å oppdateres.

Begge typer RAM er flyktige - de mister innholdet når strømmen slås av. Fairchild Corporation oppfant den første 256-k SRAM-brikken i 1970. Nylig har flere nye typer RAM-brikker blitt designet.

John Reed og Intel 1103-teamet

John Reed, nå leder for The Reed Company, var en gang en del av Intel 1103-teamet. Reed tilbød følgende minner om utviklingen av Intel 1103:

Oppfinnelsen?' På den tiden fokuserte Intel – eller få andre, for den saks skyld – på å få patenter eller oppnå 'oppfinnelser'. De var desperate etter å få nye produkter på markedet og begynne å høste fortjenesten. Så la meg fortelle deg hvordan i1103 ble født og oppvokst.

Omtrent 1969 søkte William Regitz fra Honeywell halvlederselskapene i USA på jakt etter noen som kunne dele i utviklingen av en dynamisk minnekrets basert på en ny tre-transistorcelle som han – eller en av hans medarbeidere – hadde oppfunnet. Denne cellen var en '1X, 2Y' type lagt ut med en 'butted' kontakt for å koble pass transistor drain til porten til cellens strømbryter.

Regitz snakket med mange selskaper, men Intel ble veldig begeistret for mulighetene her og bestemte seg for å gå videre med et utviklingsprogram. Mens Regitz opprinnelig hadde foreslått en 512-bits brikke, bestemte Intel dessuten at 1024 biter ville være mulig. Og slik begynte programmet. Joel Karp fra Intel var kretsdesigner og han jobbet tett med Regitz gjennom hele programmet. Det kulminerte i faktiske arbeidsenheter, og et papir ble gitt om denne enheten, i1102, på ISSCC-konferansen i Philadelphia i 1970.

Intel lærte flere leksjoner fra i1102, nemlig:

1. DRAM-celler trengte substratbias. Dette skapte 18-pinners DIP-pakken.

2. Den 'støtende' kontakten var et vanskelig teknologisk problem å løse og utbyttet var lavt.

3. 'IVG' multi-level cell strobe-signalet som ble nødvendig av '1X, 2Y' cellekretser gjorde at enhetene hadde svært små driftsmarginer.

Selv om de fortsatte å utvikle i1102, var det behov for å se på andre celleteknikker. Ted Hoff hadde tidligere foreslått alle mulige måter å koble opp tre transistorer i en DRAM-celle, og noen tok en nærmere titt på '2X, 2Y'-cellen på dette tidspunktet. Jeg tror det kan ha vært Karp og/eller Leslie Vadasz – jeg hadde ikke kommet til Intel ennå. Ideen om å bruke en 'begravd kontakt' ble brukt, sannsynligvis av prosessguruen Tom Rowe, og denne cellen ble mer og mer attraktiv. Det kan potensielt gjøre unna både støtkontaktproblemet og det nevnte flernivåsignalkravet og gi en mindre celle å starte opp!

Så Vadasz og Karp skisserte et skjema av et i1102-alternativ på lur, fordi dette ikke akkurat var en populær avgjørelse hos Honeywell. De tildelte jobben med å designe brikken til Bob Abbott en gang før jeg kom på scenen i juni 1970. Han initierte designet og fikk det lagt ut. Jeg overtok prosjektet etter at de første '200X'-maskene hadde blitt skutt fra de originale mylar-oppsettene. Det var min jobb å utvikle produktet derfra, noe som ikke var en liten oppgave i seg selv.

Det er vanskelig å gjøre en lang historie kort, men de første silisiumbrikkene til i1103 var praktisk talt ikke-funksjonelle inntil det ble oppdaget at overlappingen mellom 'PRECH'-klokken og 'CENABLE'-klokken – den berømte 'Tov'-parameteren – var veldig kritisk på grunn av vår manglende forståelse av indre celledynamikk. Denne oppdagelsen ble gjort av testingeniør George Staudacher. Ikke desto mindre, for å forstå denne svakheten, karakteriserte jeg enhetene som var tilgjengelig, og vi utarbeidet et datablad.

På grunn av den lave avkastningen vi så på grunn av 'Tov'-problemet, anbefalte Vadasz og jeg Intel-ledelsen at produktet ikke var klart for markedet. Men Bob Graham, daværende Intel Marketing V.P., mente noe annet. Han presset på for en tidlig introduksjon – over våre døde kropper, for å si det sånn.

Intel i1103 kom på markedet i oktober 1970. Etterspørselen var sterk etter produktintroduksjonen, og det var min jobb å utvikle designet for bedre utbytte. Jeg gjorde dette i etapper, og gjorde forbedringer ved hver nye maskegenerasjon frem til 'E'-revisjonen av maskene, da i1103 ga seg godt og presterte bra. Dette tidlige arbeidet mitt etablerte et par ting:

1. Basert på min analyse av fire serier med enheter, ble oppdateringstiden satt til to millisekunder. Binære multipler av den første karakteriseringen er fortsatt standarden den dag i dag.

2. Jeg var sannsynligvis den første designeren som brukte Si-gate-transistorer som bootstrap-kondensatorer. Mine utviklende maskesett hadde flere av disse for å forbedre ytelsen og marginene.

Og det er omtrent alt jeg kan si om Intel 1103s 'oppfinnelse'. Jeg vil si at 'å få oppfinnelser' ikke var en verdi blant oss kretsdesignere på den tiden. Jeg er personlig navngitt på 14 minnerelaterte patenter, men i disse dager er jeg sikker på at jeg oppfant mange flere teknikker i løpet av å få utviklet en krets og ut på markedet uten å stoppe for å avsløre. Det faktum at Intel selv ikke var bekymret for patenter før 'for sent', bevises i mitt eget tilfelle av de fire-fem patentene jeg ble tildelt, søkte om og tildelt to år etter at jeg forlot selskapet i slutten av 1971! Se på en av dem, og du vil se meg oppført som en Intel-ansatt!'