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40年前的今天，IBM因成為首家使用1兆位內(nèi)存芯片的計(jì)算機(jī)公司而登上新聞?lì)^條。由此，兆位內(nèi)存時(shí)代拉開帷幕，一家美國(guó)公司及其位于佛蒙特州的工廠引領(lǐng)潮流，頑強(qiáng)抵抗著看似勢(shì)不可擋的日本公司對(duì)內(nèi)存市場(chǎng)的壟斷。

BM的3090（Sierra系列）大型計(jì)算機(jī)率先采用了這種新型高密度內(nèi)存。然而，《紐約時(shí)報(bào)》將此事報(bào)道為“一個(gè)罕見的、轉(zhuǎn)瞬即逝的輝煌時(shí)刻”，因?yàn)樗J(rèn)為日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)必將超越其已令人矚目的75%的市場(chǎng)份額。

《紐約時(shí)報(bào)》的報(bào)道與IBM的勝利姿態(tài)形成鮮明對(duì)比。IBM高級(jí)副總裁杰克·庫(kù)勒當(dāng)時(shí)表示：“這標(biāo)志著我們?cè)诎雽?dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位?！彼€強(qiáng)調(diào)這些DRAM芯片是在美國(guó)制造的。該報(bào)的某些質(zhì)疑源于他們?cè)缫阎獣愿皇客?、日立、三菱、NEC和東芝等公司也在忙于測(cè)試各自的1兆位DRAM芯片。一旦這些公司滿意并投入量產(chǎn)，人們預(yù)期遠(yuǎn)東經(jīng)濟(jì)將重回巔峰。

如果把時(shí)間撥回到1986年，當(dāng)時(shí)大多數(shù)計(jì)算機(jī)設(shè)備可能都配備了64千比特的內(nèi)存芯片。那時(shí)日本最先進(jìn)的內(nèi)存技術(shù)已經(jīng)能夠生產(chǎn)256千比特的內(nèi)存芯片。在這種背景下，IBM采用1.2微米工藝制造的1兆比特芯片顯得尤為出色，在密度和效率方面都實(shí)現(xiàn)了飛躍。

1兆位內(nèi)存芯片的出現(xiàn)和普及將使內(nèi)存制造商能夠生產(chǎn)30針、1MB容量的SIMM內(nèi)存條，這種內(nèi)存條采用單面設(shè)計(jì)，使用8到9顆芯片。對(duì)于20世紀(jì)80年代中期到90年代中期的家用電腦和個(gè)人電腦用戶來說，這種SIMM內(nèi)存條非常熟悉。此外，這些SIMM內(nèi)存條還可以用于打印機(jī)、聲卡，甚至顯卡，例如Tseng ET3000/ET4000、Trident TVGA 8800/8900和Cirrus Logic GD542x系列。

IBM科學(xué)家發(fā)明DRAM

1966年，羅伯特·丹納德（Robert Dennard）躺在紐約州威徹斯特縣的家中沙發(fā)上，突然靈光一閃，想到了一個(gè)將改變計(jì)算機(jī)發(fā)展軌跡，并為我們今天所生活的以科技為中心的世界奠定基礎(chǔ)的想法。當(dāng)時(shí)，丹納德是IBM團(tuán)隊(duì)的一員，該團(tuán)隊(duì)致力于重新構(gòu)想計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的方式。他和同事們正專注于一種笨重且昂貴的存儲(chǔ)系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要六個(gè)晶體管才能存儲(chǔ)1比特的數(shù)據(jù)。

那天晚上，丹納德萌生了一個(gè)想法：重新配置這個(gè)裝置，使其能夠使用單個(gè)晶體管以更快的速度完成同樣的任務(wù)。他的靈感為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）的發(fā)明埋下了種子。DRAM是一種基于半導(dǎo)體的存儲(chǔ)架構(gòu)，如今被大多數(shù)計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和消費(fèi)電子產(chǎn)品（包括手機(jī)、游戲機(jī)和數(shù)碼相機(jī)）所采用。

20世紀(jì)60年代中期，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的基本元件是磁芯存儲(chǔ)器，它由數(shù)十萬個(gè)環(huán)形鐵氧體元件組成，每個(gè)元件直徑約半毫米，用細(xì)銅線排列成矩形陣列。盡管磁芯存儲(chǔ)器的組裝已經(jīng)高度自動(dòng)化，但其密度、成本和性能都已接近極限——而計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的需求卻在飛速增長(zhǎng)。

一種實(shí)用的替代方案正在興起，那就是金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）技術(shù)，它將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)芯片上。丹納德當(dāng)時(shí)正在研究一個(gè)MOS項(xiàng)目，雖然前景可觀，但極其復(fù)雜——每個(gè)存儲(chǔ)單元需要六個(gè)晶體管。該系統(tǒng)雖然能夠運(yùn)行，但存儲(chǔ)1比特?cái)?shù)據(jù)就需要占用集成電路上相當(dāng)大的空間。更糟糕的是，它的速度很慢。目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種速度更快、更精巧、更便宜的方案。

丹納德當(dāng)天早些時(shí)候觀看了一場(chǎng)IBM研究人員的演示，他們正試圖將磁存儲(chǔ)器縮小到25厘米見方的緊湊尺寸，丹納德從中獲得了靈感。他效仿他們的思路，設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)可以將一個(gè)比特存儲(chǔ)在單個(gè)晶體管中。比特將以正負(fù)電荷的形式存儲(chǔ)在電容器上——電容器是微型電子電路中的儲(chǔ)能器件——并由微量能量反復(fù)刷新。充電過程堪稱點(diǎn)睛之筆。正是它使電容器能夠維持?jǐn)?shù)據(jù)，并使RAM系統(tǒng)具有“動(dòng)態(tài)”特性。

1968年，丹納德和IBM獲得了DRAM的專利。1970年，英特爾成功制造出一款采用三晶體管單元設(shè)計(jì)的1千比特DRAM芯片，這項(xiàng)技術(shù)由此開始普及應(yīng)用。DRAM的簡(jiǎn)單性、低成本和低功耗幾乎瞬間就使早期的磁性存儲(chǔ)技術(shù)過時(shí)。DRAM極大地提高了數(shù)字信息存儲(chǔ)容量，從而推動(dòng)了信息和通信技術(shù)的飛速發(fā)展。

在IBM院士戴爾·L·克里奇洛的指導(dǎo)下，丹納德和他的團(tuán)隊(duì)提出了DRAM的實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展指南。該團(tuán)隊(duì)引入了恒定場(chǎng)擴(kuò)展理論，該理論構(gòu)建了一個(gè)框架，使計(jì)算機(jī)能夠在顯著降低能耗的情況下運(yùn)行得更快，從而降低運(yùn)營(yíng)成本?！皵U(kuò)展的意義非凡，”克里奇洛后來寫道，“這些正是我們開發(fā)具有競(jìng)爭(zhēng)力的低成本存儲(chǔ)器所需要的成果?！?/p>

DRAM與首批低成本微處理器的結(jié)合加速了計(jì)算機(jī)小型化的進(jìn)程，并為如今高性能手持設(shè)備的誕生鋪平了道路。1976年，計(jì)算機(jī)愛好者史蒂夫·沃茲尼亞克（Steve Wozniak）制造了一臺(tái)用戶友好的臺(tái)式電腦，其中包含4KB的DRAM。這臺(tái)電腦引起了沃茲尼亞克的朋友史蒂夫·喬布斯（Steve Jobs）的興趣，并促使他們共同創(chuàng)立了蘋果電腦公司。不到一年，沃茲尼亞克就推出了Apple II，在最初設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加了速度更快的微處理器和更大的DRAM容量。Apple II是第一臺(tái)采用DRAM并取得商業(yè)成功的臺(tái)式電腦。到1984年，Apple II的銷量達(dá)到了200萬臺(tái)。

目前容量最高的DRAM芯片可以存儲(chǔ)40億比特的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2026年，全球DRAM市場(chǎng)規(guī)模將超過1000億美元。更重要的是，DRAM已成為信息技術(shù)的基礎(chǔ)組成部分，并幫助重塑了我們的工作方式、娛樂方式、經(jīng)商方式和教育方式。

大約三分之二的人類依賴于丹納德的發(fā)明，將其作為智能手機(jī)不可或缺的組成部分。智能手機(jī)使用DRAM存儲(chǔ)數(shù)GB的電影、照片和音樂庫(kù)?！拔抑浪鼤?huì)成為一項(xiàng)偉大的發(fā)明，”丹納德在2013年獲得京都獎(jiǎng)后接受采訪時(shí)談到DRAM時(shí)說，“但我沒想到它會(huì)發(fā)展到今天這樣廣泛的影響。”

（來源：編譯自tomshardware）

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