휘발성 메모리에 대한 우리의 추억 돌아보기
메모리 장치의 유산에 대한 시리즈를 계속 진행하고, 비휘발성 메모리의 역사를 따라가며 이제 휘발성 메모리 장치의 진화를 탐구해 보겠습니다. 휘발성 메모리는 컴퓨터가 켜져 있을 때에는 데이터를 저장하고 컴퓨터가 종료되면 데이터를 삭제하는 반면, 비휘발성 메모리는 컴퓨터가 종료된 후에도 데이터를 유지합니다. 휘발성 장치의 주 특성은 메모리 상태를 유지하기 위해 전원이 필요하다는 것입니다. 두 가지 주요 장치 유형은 SRAM(Static Random Access Memory)과 DRAM(Dynamic Random Access Memory)입니다.
SRAM 메모리는 1959년의 IBM CMOS 연구의 후속으로 1963년 Fairchild Semiconductor에서 발명했으며 1969년 Intel 3101 SRAM이 출시되었습니다.
광범위한 통합이 개발되기 전에는 개별적이고 쉽게 액세스할 수 있는 메모리를 사용하는 것이 많은 시스템의 기본이었습니다. SRAM 장치는 이 니즈를 충족했죠. 간단한 주소와 데이터 인터페이스는 물론 메모리 위치를 읽고 쓸 수 있는 기능도 사용했습니다.
1970년대부터 2000년대까지 SRAM 메모리는 고성능 솔루션을 제공하기 위해 널리 사용되었습니다. 장치가 발전하며 고속 마이크로프로세서, DSP 및 FPGA의 점점 더 높아지는 요구를 충족하는 더 복잡한 동기 인터페이스가 추가되었습니다. 처음에는 시장을 지원하는 수많은 공급업체들이 있었지만, 결국에는 일본과 한국의 공급업체들이 시장을 장악하게 되었습니다.
현대적인 설계와 애플리케이션을 위해 이산 SRAM 시장은 이 시간을 거쳐야 했죠. 21세기 반도체와 통합을 통해 공급업체는 SRAM을 다른 반도체 장치에 직접 통합할 수 있었습니다. 하지만 항공우주, 방위, 산업, 의료 응용 분야와 같이 더 오래되고 긴 수명 주기가 필요한 응용 분야에서는 SRAM의 수요가 지속적으로 필요했습니다. Infineon, Cypress, Renesas, ISSI, Alliance 는 여전히 시장을 지원하고 Rochester Electronics는 활성 및 노후 SRAM 옵션을 모두 포함하여 재고 수요를 지원하는 좋은 위치에 있습니다.
DRAM은 또 다른 눈에 띄는 휘발성 메모리 유형입니다. 이 메모리는 반도체 혁명 이전에 사용되었으며 2차 세계 대전 동안 Bletchley Park에서 사용된 "Aquarius"라는 암호 분석 기계까지 거슬러 올라갈 수 있습니다. 이 기계는 유선으로 연결된 동적 메모리 종이 테이프를 읽고, 이러한 문자들은 충전된 "1" 또는 충전되지 않은 "0"을 나타내는 대규모 커패시터 뱅크의 동적 저장소에서 기억되었습니다. 전하가 점차 누출되기 때문에 주기적인 펄스가 사용되었습니다. 재미있는 사실은, 이 메커니즘은 독일의 이니그마 코드를 해독한 기계로 알려졌다는 것이죠.
커패시터 충전을 사용하는 아이디어는 DRAM의 실리콘 솔루션으로 이어졌습니다. 1964년, IBM의 Arnold Farber와 Eugene Schlig은 트랜지스터 게이트와 터널 다이오드 래치를 사용하여 유선 연결된 메모리 셀을 만들었습니다. 이는 두 개의 트랜지스터와 두 개의 저항기 용액으로 대체되었고, 이것은 Farber-Schlig 셀로 알려지게 되었습니다. 1965년 IBM은 80개의 트랜지스터, 64개의 저항기, 4개의 다이오드로 구성된 16-bit 실리콘 메모리 칩을 개발했습니다. Toshiba는 Toscal BC-1411 전자 계산기에 이산 바이폴라 메모리 셀로 제작된 180-bit DRAM을 사용했습니다.
1966년 IBM은 SRAM의 대안을 만들기 위해 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 공정으로 기술을 발전시켰습니다. 1969년에는 Honeywell, Raytheon, Wang Laboratories에 제한적으로 출시된 1024비트 칩을 개발하기 위해 Advanced Memory Systems(1976년에 Intersil과 합병)가 MOS를 사용했습니다.
DRAM의 개발은 오늘날까지 지속되는 지속적인 발전 과정의 시작을 알렸습니다. 1970년 Honeywell은 Intel과 협력하여 3-트랜지스터 셀 DRAM을 개발하여 1k 비트 Intel 1103에서 최초로 상용화된 장치를 만들었습니다. 1973년에 Mostek은 다중 행 및 열 라인을 사용하는 4K 비트를 출시했으며 1973년에 16K 비트 MK4116을 출시했습니다.
DRAM의 밀도는 계속 증가하여 1980년대 초에 64K 비트에 도달했습니다. 비트당 가격에 대한 최고의 측정 기준을 달성하는 시장에서 자리를 잡았지만, 점점 더 많은 제품이 상품화되고 있었고 1985년 Intel의 Gordon Moore는 DRAM 시장에서 Intel을 철수하기로 결정했습니다. 다른 공급업체들은 계속해서 제품을 지원했고 시간이 지남에 따라 Fujitsu, Hitachi, Mitsubishi Electric, Toshiba와 같은 공급업체들이 시장을 지배했습니다.
DRAM 기술은 21세기에도 계속 발전했습니다. 밀도는 이제 64G 비트까지 높아졌습니다. 지속적인 기술 발전 덕분에 DRAM은 비트당 비용을 지속적으로 절감할 수 있었습니다. 이러한 발전을 통해 성능을 지속적으로 개선하며 비트당 전력 영향을 최소화할 수 있었습니다. 성능 개선은 아래 참조된 다양한 세대의 인터페이스 변경을 통해 여러 애플리케이션에서 실현되었습니다.
- EDO
- 고속 페이지 모드
- SDRAM
- LPSDRAM
- DDR, DDR2, DDR3, DDR4, DDR5
- LPDDR, LPDDR2, LPDDR3, LPDDR4, LPDDR5
이러한 인터페이스 변경은 제품 주기가 짧은 고성능 애플리케이션과 소비자에게 환영받았지만, 장기적으로 안정적인 공급에 의존하는 다른 애플리케이션은 이러한 지속적인 변경을 수용하지 못하고 있습니다. 현재 시장의 Samsung, SK Hynix, Micron, Winbond, ISSI와 같은 공급업체들의 일부는 최신 세대를 제공하고 다른 일부는 레거시 제품에 초점을 맞추고 있으며, 각각 시장의 이러한 부문을 대상으로 하고 있습니다.
계속해서 Rochester와 함께, 전문 메모리 및 저밀도 임베디드 스토리지 솔루션에 대한 향후 이야기를 기대해 주세요. Rochester Electronics는 활성 및 EOL 휘발성 메모리 장치의 공인 공급업체입니다. 당사의 휘발성 메모리 포트폴리오는 표준 저밀도 장치에서 고성능 동기식 DDR 및 고밀도 장치에 이르기까지 여러 세대의 SRAM 및 DRAM을 포함합니다.
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