Uma retrospectiva em nossas memórias da memória volátil
Dando continuidade à nossa série sobre a história dos dispositivos de memória e seguindo nossa história da memória não volátil, gostaríamos de explorar a evolução dos dispositivos de memória volátil. A memória volátil armazena dados quando um computador está ligado, mas os apaga quando ele é desligado. A memória não volátil, por sua vez, permanece no computador após ele ser desligado. A principal característica dos dispositivos voláteis é que eles precisam de energia para manter seu estado de memória. Os dois principais tipos de dispositivo são de SRAM (memória de acesso aleatório estática) e DRAM (memória de acesso aleatório dinâmica).
A memória SRAM foi inventada em 1963 na Fairchild Semiconductor, como uma continuação da pesquisa de CMOS da IBM de 1959, que levou à introdução da SRAM Intel 3101 em 1969.
Antes do desenvolvimento da integração extensiva, o uso de memória discreta e de fácil acesso era fundamental para muitos sistemas. Os dispositivos SRAM atendiam essa necessidade. Eles usavam uma interface simples de endereço e dados, além de terem capacidade de ler e escrever em qualquer um de seus locais de memória.
Desde a década de 1970 até os anos 2000, a memória SRAM foi amplamente utilizada para fornecer soluções de alto desempenho. Avanços adicionaram interfaces síncronas mais complexas que acompanharam as crescentes demandas por microprocessadores de alta velocidade, DSPs e FPGAs. Inicialmente, havia inúmeros fornecedores que atendiam o mercado, mas ele acabaria sendo dominado por diversos fornecedores japoneses e coreanos.
Para projetos e aplicações modernas, o mercado de SRAMs discretas já ficou para trás. Semicondutores e integrações do século XXI permitiram que os fornecedores integrassem SRAMs diretamente a outros dispositivos semicondutores. No entanto, o uso de SRAMs em aplicações mais antigas e de vida útil longa, como aplicações de aviônica, de defesa, industriais e médicas, proporciona demanda contínua. A Infineon, a Cypress, a Renesas, a ISSI e a Alliance ainda atendem o mercado, com a Rochester Electronics bem posicionada para suprir necessidades com estoque, incluindo opções de SRAM ativas e obsoletas.
A DRAM é o outro tipo proeminente de memória volátil. Essa memória antecede a revolução dos semicondutores e remonta à máquina criptoanalítica de codinome “Aquarius”, usada em Bletchley Park durante a Segunda Guerra Mundial. Nesse caso, uma fita de papel de memória dinâmica com fio era lida, seus caracteres eram gravados em um armazenamento dinâmico em um grande banco de capacitores, que eram carregados, representando um “1”, ou não carregados, representando um “0”. Como a carga vazava gradualmente, um pulso periódico era aplicado. Curiosamente, esse mecanismo ficou conhecido como a máquina que decifrou o código alemão Enigma.
A ideia de usar carga capacitiva ajudou a levar a uma solução de silício para a DRAM. Em 1964, Arnold Farber e Eugene Schlig, trabalhando para a IBM, criaram uma célula de memória com fio usando uma porta de transistor e uma trava de diodo túnel. Ela foi substituída por uma solução com dois transistores e dois resistores, que ficou conhecida como a célula de Farber-Schlig. Em 1965, a IBM criou um chip de memória de silício de 16 bits, composto por 80 transistores, 64 resistores e 4 diodos. A Toshiba usou uma DRAM de 180 bits construída a partir de células de memória bipolares discretas em sua calculadora eletrônica Toscal BC-1411.
Em 1966, a IBM trouxe avanços à tecnologia com um processo de MOS (semicondutor de óxido metálico) para criar uma alternativa à SRAM. Em 1969, ele foi usado pela Advanced Memory Systems (a empresa se fundiu com a Intersil em 1976) para desenvolver um chip de 1024 bits que teve fornecimento limitado à Honeywell, à Raytheon e à Wang Laboratories.
O desenvolvimento da DRAM foi o início de um processo constante de avanços que continua até hoje. Em 1970, a Honeywell trabalhou com a Intel para criar uma DRAM com célula de três transistores, que levou ao primeiro dispositivo comercialmente disponível de 1 kb, o Intel 1103. Em 1973, a Mostek lançou um de 4 kb, usando linhas e colunas multiplexadas, seguido pelo MK4116, de 16 kb, em 1973.
As densidades de DRAM continuaram aumentando, atingindo 64 kb no início de 1980. Ela havia encontrado um lugar no mercado, alcançando métricas ideais de preço por bit. No entanto, o produto estava se tornando mais comoditizado, e em 1985 Gordon Moore da Intel decidiu retirar a Intel do mercado de DRAM. Outras empresas continuaram fornecendo os produtos e, com o passar do tempo, fornecedores como Fujitsu, Hitachi, Mitsubishi Electric e Toshiba dominaram o mercado.
A tecnologia DRAM continuou avançando no século XXI. As densidades agora chegam a 64 Gb. Avanços tecnológicos constantes ajudaram a impulsionar a DRAM com uma redução contínua no custo por bit. Esses mesmos avanços permitiram a melhoria constante do desempenho, ao mesmo tempo em que minimizaram o impacto da energia por bit. As melhorias de desempenho ocorreram em aplicações através de várias gerações de mudanças de interface, conforme mencionado abaixo.
- EDO
- Modo de página rápida
- SDRAM
- LPSDRAM
- DDR, DDR2, DDR3, DDR4 e DDR5
- LPDDR, LPDDR2, LPDDR3, LPDDR4 e LPDDR5
Embora essas mudanças de interface tenham sido bem recebidas pelos consumidores e para aplicações de alto desempenho com ciclos curtos de produto, outras aplicações dependentes de um fornecimento estável e de longo prazo não lidam tão bem com essas mudanças constantes. Os fornecedores atuais no mercado, como Samsung, SK Hynix, Micron, Winbond e ISSI, estão voltados para segmentos do mercado, com alguns fornecendo as últimas gerações e outros focados em produtos herdados.
Continue acompanhando a Rochester e fique atento a futuras discussões sobre memórias especiais e soluções de armazenamento integrado de baixa densidade. A Rochester Electronics é fornecedora autorizada de dispositivos de memória volátil ativos e em fim de vida. Nosso portfólio de memórias voláteis inclui várias gerações de SRAMs e DRAMs, desde dispositivos padrão de baixa densidade até DDRs síncronas de alto desempenho e dispositivos de alta densidade.
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Portfólio de memórias da Rochester
Suporte para aplicações de memória de vida útil longa
Soluções de SRAM, FICO e porta dupla da Rochester
