半导体存储器及发展趋势□于纪波(山西经济管理干部学院,山西太原030024)【摘 要】半导体存储器的容量和速度决定着计算机系统运行速度。
目前CPU 芯片18个月一更新,为了赶上这个速度,半导体存储器的发展也日新月异。
【关键词】半导体存储器;大容量;高速;低功耗【中图分类号】TH866.5 【文献标识码】A 【文章编号】1008-9101(2002)02-0048-02 目前半导体存储器性能的发展还远远落后于CPU 性能的发展速度,今后存储器技术和市场仍将继续发展和繁荣,特别是在市场需求的驱动下,为了满足各种系统所提出的不同要求,科学家还在寻找和开发新的存储原理,发展新型的存储器。
另一方面半导体存储器在大容量、高速度、低功耗和方便使用等方面有了突飞猛进的发展。
一、技术现状半导体存储器是计算机中最重要的部件之一,冯.诺依曼计算机程序存储原理就是利用存储器的记忆功能把程序存放起来,使计算机可以脱离人的干预自动地工作。
它的存取时间和存取容量直接影响着计算机的性能。
随着大规模集成电路和存储技术的长足发展,半导体存储器的集成度以每三年翻两番的速度在提高,相同容量的存储器在计算机中的体积和成本所占用的比例已越来越小。
从使用功能角度看,半导体存储器可以分为两大类:随机存储器RAM (Random Access Memory )只读存储器ROM (Read only Memory )。
根据工作原理和条件不同,RAM 又分别称为静态读写存储器SRAM (Static RAM )和动态读写存储器DRAM (Dynamic RAM )。
目前市场上SRAM 主要用于高速缓存Cache ,这种存储器位于CPU 和DRAM 主存储器之间,规模较小,但速度很快。
SDRAM 正在淡出历史舞台,DDR (Double Date Rage RAM )在P4已经开始全面采用。
DDR 称为双数据率SDRAM ,其特点也是在单个时钟周期的上升沿和下降沿内都传送数据,所以,具有比普通单数据率SDRAM 多1倍的传输速度和内存带宽。
对于大型应用程序和复杂的3D 应用很合适。
ROM 主要有可电擦除可编程的EEPROM ,在E 2PROM 和EEPROM 芯片技术基础上发展起来的快擦写存储器Flash Memory 、利用铁电材料的极化方向来存储数据的铁电读写存储器FRAM 。
二、存储器发展趋势微处理器的高速发展使存储器发展的速度远不能满足CPU 的发展要求,而且这种差距还在拉大。
目前世界各大半导体厂商,一方面在致力于成熟存储器的大容量化、高速化、低电压低功耗化,另一方面根据需要在原来成熟存储器的基础上开发各种特殊存储器。
1、存储器集成度不断提高由于受到PC 机和办公自动化设备普及要求的刺激,对DRAM 需求量日益激增,再加上系统软件和应用软件对内存有越来越大要求的趋势,特别是新一代操作系统以及很多与图形图象有关的软件包都对内存容量提出了更大的要求,促使各大半导体厂商不断投入数以亿计的巨资发展亚微米集成电路技术,提高存储器的集成度,不断推出大容量化存储器芯片。
在半导体领域一直遵循有名的“摩尔(Moore )定律”———集成度以每18月提高一倍的速度在发展。
集成电路集成度越高,所需要采用的工艺线宽就越小,当达到半导体线度尺寸小于电子波长时,就会产生量子效应。
为此正在发展一种称为硅量子细线技术和硅量子点技术的新工艺技术,可望把半导体细线做到10nm ,这样就可以进一步提高半导体的集成度,做出更大容量的存储器芯片。
2、高速存储器的发展随着微处理器速度的飞速发展,存储器的发展远不能跟上微处理器速度的提高,而且两者的差距愈来愈大,这已经制约了计算机性能的进一步提高。
目前一般把访问时间小于35ns 的存储器称为高速存储器。
随着时间的推移,高速存储器访问的时间将越来越小。
至今SRAM 与DRAM 比较,速度仍然快不少。
80年代末起,随着G aAs 和BICMOS 工艺技术的长足发展,世界各大半导体公司都在开发利用G aAs 和BICMOS 工艺技术来提高SRAM 的速度。
为了适应高速CPU 构成高性能系统的需要,高速DRAM 技术在不断发展。
发展高速DRAM 的途径目前一般是把注意力集中在存储器芯片的片外附加逻辑电路上,试图在片外组织连续数据流来提高单位时间内数据流量即增加存储器的带宽。
3、存储器的低工作电压低功耗化随着用电池供电的笔记本式计算机和各种便携式带微处理器的电子产品的问世,要求尽量减少产品的体积、重量和功耗,还要求产品耐用。
减小系统体积和重量很重要的方收稿日期:2002.4.3作者简介:于纪波(1959-),男,山东牟平人,1982年毕业于东北大学,学士,现工作于山西经济管理干部学院,高级工程师。
84June ,2002Vol.10 No.2 山西经济管理干部学院学报JOURNAL OF SHANXI INSTITU TE OF ECONOMIC MANAGEMENT 2002年6月第10卷第2期面就是需要减少电池的数量,这又必然要求所用芯片的工作电压降低,耐用就需要降低芯片的功耗。
由此就促使世界范围内半导体厂商研究和开发低压的半导体器件,包括低压的存储器。
大多数低压存储器采取了3V —3.3V 工作电压,也有采用2.7V —1.8V 电源供电的。
如东芝推出的低压EEP 2ROM,日立公司还推出了只有要1V 工作电压的4MB SRAM 。
采用低电压集成电路技术后,芯片的功耗也大幅度降低,而且其工作速度并没有明显下降,这时电池的重量可以减轻40%,同时电池的寿命延长了3至4倍,系统发热量降低,整个系统的体积也不断减小。
4、新型动态存储器根据某些特定的需要,有些公司已开发出一些新型的动态存储器:例如,为了提高扫描显示和通信速度以及用于多处理机系统的双端口SRAM (Dual -prot SRAM ),为了解决图形显示的带宽瓶颈而设计的用于图形卡的视频读写存储器VRAM (Video RAM ),为了改善Windows 图形用户接口中图形性能WRAM (Windows RAM ),可用于多处理器系统高速通信的FIFO (First in First Out )存储器等。
参考文献:窦振中.单片机外围器件实用手册.存储器分册[M ].北京:北京航空航天大学出版社,1999(11).On the T rend of the Development of Semiconductor MemoryY U Ji -boAbstract :The capacity and speed of semiconductor memory determines the operating speed of computer sys 2tem.At present ,because the CPU is renewed in every 18months ,the semiconductor mernory develops rapidly to catch the speed.K ey w ords :Semiconductor memory ;Large Copacity ;High speed ;Low Power Dissipation(上接第47页)使企业成为适应市场经济需要的法人实体和竞争主体,通过建立民主科学的决策机制、有序的运行机制、严格规范的监督机制及市场竞争的优胜劣汰机制,促进企业与国际经济的融合。
(三)主动开拓市场,扩大产品出口。
按照加快国民经济市场化进程。
充分发挥市场机制作用的要求,进一步完善营销策略;要以市场为导向,调整产品结构,提高产品质量,创立名牌产品;要充分开拓市场,强化技术服务,建立市场网络;要研究物流管理、发展终端销售,在开拓国内市场的同时,积极开拓国际市场,扩大企业产品出口。
(四)掌握和运用WTO 有关规则和条款,保护企业的合法权益认真研究世贸组织规则以及有利于发展中国家的例外条款,运用这些条款保护我省化工企业在国际竞争中的安全;运用保护知识产权的规定,提高企业知识产品的保护力度,加快技术和知识产权的国际交换,促进企业对新技术和产品开发及企业的科技进步;学会利用WTO 的争端解决机制及反倾销等有关条款,保护企业的合法权益。
(五)加强人力资源开发和管理,形成科学合理的企业人才梯队竞争,归根到底是人才的竞争。
企业要想获得长远的,稳定的发展,战略性人才储备是一个极其重要的环节。
我省化工企业在应对WTO 的挑战中,一要努力培养和使用现有人才,完善企业科学的培训制度,建立学习型组织,造就企业后备力量,实现操作岗位和管理岗位的专业化;二要建立企业人力资源战略,营造良好的企业文化,科学的薪酬制度,吸引专业人才流入,确保企业可持续健康发展。
总之,加入WTO 是机遇更是挑战,只要我们结合我省化学工业的实际情况,深入研究,统筹规划,采取措施,趋利避害,采取积极有效的应对策略,就一定能保持我省化学工业的持续快速健康发展。
参考文献:贾继锋.加入WTO 以后的新问题[M ].上海:上海社会科学院出版社,2000.WTO and the Chemical Industry of Shanxi ProvinceZHI H eng -qinAbstract :While China ’s entry into WTO may bring latent opporturitive ,there are also realistic challenges China will have to face.The paper states on the current situation of the chemical industry of Shanxi Province and the im pact of China ’s entry into WTO on it ,and points out the countermeasures to take.K ey w ords :WTO ;Chemical Industry ;Countermeasure94June ,2002Vol.10 No.2 于纪波:半导体存储器及发展趋势 2002年6月第10卷第2期。