تحقیق در مورد DRAM (گذشته ، امروز ، آینده)

word قابل ویرایش
20 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

DRAM (گذشته ، امروز ، آینده)

مقدمه :
همانطوریکه می دانیم امروزه بشر در عصر ارتباطات و تکنولوژی به حافظه برای تجهیزات مختلف نیازمند است . یکی از انواع حافظه ها DRAM یا Dynamic Random memory می باشد که این DRAM ها مصارف مختلفی دارند از جمله در Computing ، infrastueture ، Entertainment و infocom و جاهای دیگر صنعتی.

برای ساخت DRAM در تکنولوژیهای مختلفی استفاده شده است که ما در اینجا از ساده ترین DRAM ها شروع می کنیم که از یک ترانزیستور و خازن و AMP استفاده شده است و به ساختار DRAM های ۱k و ۴k و ۱۶k و … می پردازیم . و نهایتاً یکی از تکنولوژیهای جدیدی که در ساخت DRAM ها بکار رفته است را شرح می‌دهیم . این تکنولوژی های ساخت DRAM با استفاده از SO1 (Silicon on islatnr) می باشد .

بنابراین بطورکلی این روژه از ۲ قسمت تشکیل شده است . قسمت اول آن مربوط به توضیح راجع به DRAM ها (از جهات مختلف) و مقایسه و کاربرد آنها و … می باشد و قسمت دوم پروژه مربوط به توضیح راجع به تکنولوژی SO1 و کاربرد آن در DRAM می باشد .

شرح پروژه :
قسمت اول , ساختمان و خصوصیات DRAM :
DRAM در واقع مخفف Dynamic Random Access Memory است که حالت ساده آن به شکل زیر است که از یک ترانزیستور ساده و خازن و یک AMP تشکیل شده است .

DRAM ها دارای خصوصیاتی از جمله Read و Write هستند . اساس سلول DRAM از نظر Cross-Section و Layout در شکل زیر مشخص است و عیب این روش area می باشد . علاوه بر این ، ۲ خصوصیت عمده از DRAM ها ذکر شده است که عبارتند از :
۱-Stacked cell(Expand up) : طبق شکل

۲-Trench cell(Expand Down) : طبق شکل
همانطوریکه گفته شد DRAM می تواند عمل Read و Write را انجام دهد .
برای عمل write باید bitline یا در حالت high باشد یا low و word line باید از موقعیت high باشد .

اما برای عمل Read bitline در وضعیت precharge است تا ولتاژ halfway شود (یعنی حالت high و Low) و باز هم Word Line در وضعیت high است .
در DRAM یک AMP حسی داریم که وضعیت charge را آشکار می کند و این Charge به خازن وابسته است .

توجه به این نکته ضروری است که DRAM ها به refresh نیاز دارند (برعکس SRAM ها) زیرا دارای جریان نشتی هستند . همچنین آدرسها در DRAM به ۲ قسمت تقسیم می شود :

۱-RAS (Row Access Strobe)
2-Cas (Column Access Strobe)

پارامترهای کلیدی Timing در یک DRAM :
1- : کمترین زمان از Ras Line تا یک دیتای خروجی معتبر و با ارزش که این زمان مثلاً برای یک ۴Mb DRAM حدوداً ۶۰ns است .
۲- : کمترین زمان از شروع یک row Access تا شروع بعدی که این زمان برای یک ۴Mbit DRAM با تقریباً است .
۳- : کمترین زمان از CAS Line تا یک دیتای خروجی معتبر و با ارزش که این زمان برای DRAM 4Mb با حدود است .
۴- : کمترین زمان از شروع یک Column Access تا شروع بعدی است . که این زمان هم برای یک ۴Mbit DRAM با حدود است .

طراحی DRAM :
در شکل ها row address و Column address و RAS و CAS و data out
مشخص است کلاً Cycle time یا سرعت تکرار از زمان دسترسی یا access time بزرگتر است و این مقادیر حدود و هستند . این data در خازنهایی ذخیره می شوند که نشتی دارند و باید هر refresh شوند . اما مشکلی که DRAM دارد اینست که با افزایش تراکم و چگالی (density) پهنای باند افزایش نمی‌یابد .

Technology Trends
جدول زیر وضعیت DRAM ها از نظر Chip و سرعت و cycle Time که طی سالهای ۱۹۸۶-۲۰۰۲ مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند را نشان می دهد .
قبل از اینکه در ادامه بحث به انواع DRAM ها بپردازیم ۲ نوع از مهمترین آنها DDR DRAM SDRAM را توضیح می دهیم .
SDRAM : نوع بهبود یافته DRAM است که مخفف عبارت Synchronous DRAM می باشد .

در اینجا از کلاک استفاده شده است که کلاک بوسیله میکروپروسسور ها فراهم آمده است .و کلاک باعث می شود که طراحی راحتتر شود .
برای SDRAM از روشهای مختلفی می توان استفاده کرد که به ۳ mode اشاره خواهیم کرد .

در این روش یک RAS و یک CAS داریم .
در این روش یک RAS و دو CAS داریم .
۱٫Burst Mode
2.Page Mode Access
3.Pipline Mode Access

در آدرس تأخیر کمتر شده است و بصورت back to back به هم چسبیده اند . که این مد از همه بهتر و کاراتر است . ضمناً می توان مدهای Page و Pipline را با هم ترکیب نمود .

۲-DDR DDRAM یا Double Date Rate DRAM :این نوع DRAM در واقع دیتا را هم در لبه ‌بالارونده و هم پایین رونده منتقل می کند . بصورت DRAM Regular است ومقدار حافظه ۱۶۰MHz at 8byte=1.2 Gbyte/sec است .

و چون بصورت Double هستند پس حافظه کل برابر ۲٫۴GByte/sec می باشد .

دیگر تکنولوژیهای حافظه :
Embeded DRAM : این نوع DRAM بیشترین کاربردش در میکروپروسسورهای MRAM که همان Megnatic RAM می باشد . این تکنولوژی Emerging هم نامیده می شود که دارای سرعت پایین خواندن است با توان مصرفی بالاتر . این در واقع یک حافظه ذخیره کننده غیرفرار است .

DRAM در بازار :
قبل از اینکه به میزان مصرف DRAM در Market اشاره داشته باشیم ۳ نوع حافظه شامل DRAM و SRAMو NUM را از چند جهت با هم مقایسه می کنیم .
در حال حاضر بیش از ۷۵% مصرف حافظه ها از DRAM می باشد که سود این در سال ۱۹۹۵ حدود ۳۶ میلیارد دلار و در سال ۱۹۹۹ حدود ۷۸ میلیارد دلار بوده است . صود حاصل از فروش انواع memory ها در سال ۱۹۹۵ بعنوان نمونه در زیر ذکر شده است :
میلیارد دلار ۳۶: DRAM
میلیارد دلار ۸/۵: SRAM
میلیارد دلار ۵/۱: EPRAM

میلیارد دلار ۷/۰: EEPRAM
میلیارد دلار ۴/۲: ROM

معماری DRAM در PC ها
۱-آسنکرون :

۱-مد fast page
2-مد hyper page یا Extended Date out(EDO)
3-Piplinal Burst EDO (PBEDO)
2-سنکرون :

۱-SDRAM
2-RAM BUS DRAM
در این نمودار میزان مصرف Memory ها در سال های مختلف با هم مقایسه شده است .

 

DRAM های خاص
۱-SDRAM یا DRAM همزمان
۲-Grahic RAM Synch
3-Video RAM
4-Window RAM
5-RAM BUS DRAM

دلایل استفاده از DRAM
1-قیمت مناسب
۲-توان مصرفی پایین
۳-سرعت بالا (پهنای باند بالا و تأخیر پایین( )
۴-تکنولوژی عالی
مشخصات و بیوگرافی برخی DRAM ها (از ۱K تا ۲۵۶M )
DRAM Low Power
(توضیح و نمودار)

کاربردهای DRAM

بطور عام می توانیم کاربردهای DRAM را در ۴ مقوله خلاصه کنیم :
۱-Computing
2-infrastructure
3-infocom
4-Entertainment
هر کدام از موارد بالا شامل قسمتهایی می شوند که در جدول مشخص شده است .
ضمناً میزان مصرف هر کدام از ۴ مورد بالا در سال ۲۰۰۳ تا ۲۰۰۹ در ۲ جدول پیش‌بینی و مقایسه شده است و می بینیم که در طی این سالها از میزان مصرف DRAM در Computing کاسته خواهد شد . و در وقت infranstructure inform با افزایش مصرف DRAM در سال ۲۰۰۹ نسبت به ۲۰۰۳ مواجه خواهیم بود .

قسمت دوم
SOI DRAM
مقدمه :
در دهه گذشته پیشرفتهای زیادی در تکنولوژی ساخت DRAM حاصل شد که DRAM ها از نظر سایز بزرگتر شده اند بدون اینکه توان مصرفی افزایش یافته باشد و این توانسته DRAM ها را تواناتر سازد . برای این بهبودی مدفعی موجود است که feuture و ولتاژ آستانه اکسید گیت و منبع ولتاژ و توان DRAM در ارتباط است .
یکی از تکنولوژیهای خوب برای DRAM که برای آینده امیدبخش است SO2 DRAM است که نسبت به تکنولوژیهای bulkcons مزایای زیادی دارد . این تکنولوژی در سال ۱۹۹۸ تجاری شد .

 

تکنولوژی SOI در یک نگاه
SOI با نشاندن یک لایه نازک اکسید زیر سطح سیلیکن ساخته می شود . همانطوریکه در شکلها مشخص است وقتی ضخامت si از عمق زیر کانال معکوس کوچکتر باشد به FD SOI Mosfet معروف است (کاملاً تخلیه شده) و حالت دیگر آن PD SOI Mosfet است .
ساختن FD SOI مشکل تر از PDSOI است زیرا لایه SI در FDSOI باید زیر باشد در حالیکه تنها برای PD SOI حدود لایه از Si نیاز داریم .
تکنولوژی SOI CMOSامتیازاتی نسبت به bulk cmos دارد که به تعدادی از آن اشاره خواهیم کرد .

۱-بدلیل اینکه SO2 پیوند سورس و درین موجود در بستر bulk cmos را حذف می‌کند ظرفیت کاهش می یابد .
۲-بدلیل کاهش توان دینامیک ، بار خازنها Spont می شود .
۳-بهبود latchuo باعث می شود تا ترانزیستور دوقطبی وجود نداشته باشد بطوریکه نیاز به ساختار اثر removing Helatchup را برطرف می کند و مجدداً غلظت را بهبود می بخشد .
۴-ایزولاسیون الکتریکی باعث می شود از بدنه مشاهده نشود که این جریان راه اندازی را در device های پشته کاهش می دهد .
۵-اثر Kink (پیچ و تاب) ، که این اثر برای POSO2 بی نظیر است . وقتی Vds افزایش می یابد میزان برخورد یونیزاسیون ترشولد افزایش می یابد ، دیود بایاس مستقیم می شود ، مثبت می شود ، افت کرده ، و جریان device افزایش می‌یابد .

فواید SOI برای DRAM
استفاده از SOI در طراحی DRAM فوایدی دارد که هم در Voltage و هم در Low Voltage Power بکار می آید . بعضی از این فواید شامل موارد زیر است :
۱-S-factor کوچکتر شده است .
۲-مساحت و ظرفیت خازن پیوندی کوچک شده است .
۳-اثر بایاس بستر کوچک شده است .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 20 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد