易失性存儲器的發(fā)展歷程

繼續(xù)關于存儲器的發(fā)展回顧，上期我們回顧了非易失性存儲器的發(fā)展史，本期內(nèi)容我們將回顧易失性存儲器的發(fā)展歷程。易失性存儲器在計算機開機時存儲數(shù)據(jù)，但在關閉時將其擦除，但是，非易失性存儲器在計算機關閉后存儲數(shù)據(jù)仍保留在計算機中。易失性存儲器的主要特征是它們需要電源來維持其存儲狀態(tài)。主要分為兩種類型：靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)和動態(tài)隨機存取存儲器(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。

在開發(fā)廣泛集成之前，分立器件的使用、且易于訪問的內(nèi)存是許多系統(tǒng)的基礎。SRAM滿足了這一需求， 它使用簡單的地址和數(shù)據(jù)接口，以及讀取和寫入其任何內(nèi)存位置的能力。

從19世紀70年代到2000年代，SRAM 存儲器被廣泛用于提供高性能解決方案。技術進步增加了更復雜的同步接口，用以滿足高速微處理器、DSP和FPGA不斷增長的需求。最初，有眾多供應商支持該市場，但最終由幾家日本和韓國供應商主導。

對于現(xiàn)代設計和應用，分立式SRAM已經(jīng)過時了。21世紀的半導體和集成使供應商能夠?qū)RAM直接集成到其它半導體設備中。然而，SRAM在航空電子、防務、工業(yè)和醫(yī)療應用等較舊的長生命周期應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，能夠通過現(xiàn)貨庫存滿足相應需求，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器。這種存儲器早于半導體革命，可以追溯到二戰(zhàn)期間在布萊切利公園使用的代號為“Aquarius”的密碼分析機。在這里，一個硬連線的動態(tài)存儲紙帶被讀取，它的字符被記錄在一大堆電容器的動態(tài)存儲中，這些電容器要么帶電，表示為“1”，要么不帶電，表示為“0”。由于電荷會逐漸泄漏，因此應用了周期性脈沖。有趣的是，這種機制被稱為破解德國恩尼格瑪密碼的機器。

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)建了硬連線存儲單元。它被兩個晶體管和兩個電阻器解決方案所取代，這被稱為Farber-Schlig電池。1965年，IBM制造出16位硅存儲芯片、由80個晶體管、64個電阻器和4個二極管組成。東芝在其Toscal BC-1411電子計算器中使用了由分立雙極存儲器構建的180位 DRAM。

1966年，IBM將該技術發(fā)展為MOS（金屬氧化物半導體）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的開發(fā)是一個不斷進步的過程。1970年，Honeywell與Intel合作開發(fā)了三晶體管單元DRAM，這促使了1KB Intel 1103中的第一個商用設備的誕生。1973年，Mostek發(fā)布了4KB，使用多路復用行和列線，隨后它與1973年的16KB MK4116一起問世。

DRAM的容量不斷增加，在80年代初達到64KB。它在市場上占有一席之地，實現(xiàn)了最高性價比，但是，該產(chǎn)品變得越來越商品化，1985年，Intel Gordon Moore決定退出DRAM市場。其它供應商繼續(xù)支持存儲器產(chǎn)品，隨著時間的推移，富士通、日立、三菱電機和東芝等供應商主導了該市場。

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

EDO

Fast Page Mode

SDRAM

LPSDRAM

DDR, DDR2, DDR3, DDR4 and DDR5

LPDDR, LPDDR2, LPDDR3, LPDDR4 and LPDDR5

對于產(chǎn)品周期較短的消費者和高性能應用，盡管這些界面變化備受歡迎，但其它依賴長期穩(wěn)定供應的應用卻無法接受不斷迭代。目前市場上的供應商，如Samsung、SK Hynix、Micron、Winbond和ISSI，都瞄準了細分市場，其中一些供應最新一代產(chǎn)品，另一些則專注于傳統(tǒng)產(chǎn)品。

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