Dram status что это
Что такое XMP-профиль у оперативной памяти и зачем он нужен
Содержание
Содержание
Чтобы разобраться, что такое профиль XMP, нужно понять, как работает компьютер. В частности, как оперативная память влияет на работу процессора, и какие характеристики важны в настройке системы. Для этого уделим внимание теории и разберем основные моменты на простых примерах.
Что такое оперативная память
Пока основная часть комплектующих существует только на бумаге, пользователь активно штудирует ресурсы, смотрит обзоры и читает отзывы. Например, какой набор оперативной памяти купить в сборку с процессором и материнской платой. И вопрос не в выборе объема ОЗУ или внешнего вида и подсветки, а в ее технических характеристиках. Как только взгляд падает на слово XMP, у юзера возникает ступор — что это такое, как работает, и нужно ли в сборке.
В конструкции любой вычислительной машины есть главные и второстепенные комплектующие. Без первых система функционировать не будет. Например, без процессора и оперативной памяти. Однажды получив набор данных с жесткого диска, процессор направляет поток информации в оперативную память для временного хранения и, в основном, пользуется только этими данными. Часть обработанных битов и байтов направляется к видеокарте, чтобы пользователь видел результат работы системы, а остальные возвращаются, обрабатываются процессором и снова записываются в оперативную память. Так происходит чтение, запись и копирование в ОЗУ.
Как это работает
Процессор и оперативная память постоянно обслуживают друг друга. Понимая это, можно понять и то, от чего зависит скорость работы компьютера: чем быстрее процессор наполнит оперативную память данными, тем быстрее он сможет ими воспользоваться. Обратимся к знакомому примеру с барменом и томатным соком, который мы обсуждали в теме о работе оперативной памяти.
На дворе июль, асфальт плавится, а вода в городском фонтане испарилась до последней капли. Наступило время прохладных напитков. В том самом кафе, где бармен в прошлый раз носил по нескольку графинов в одной руке, истомившиеся от зноя посетители с нетерпением ждут, когда стаканы наполнятся живительными порциями прохладного томатного сока. И в это время жарче всех будет бармену, который одной рукой закидывает ледяные помидоры в соковыжималку, а другой разливает готовый нектар по графинам. Дело в том, что пресс у него промышленный и за секунду может обработать хоть ящик помидоров. Но производительность человека не сравнится с машиной: две руки — это физическое ограничение, которое люди смогут обойти только в далеком будущем.
Таким образом, один клиент получает одну готовую порцию сока, скажем, раз в каждые пять минут. Бармен ограничивает производительность пресса, а их тандем, в свою очередь, снижает выручку в кафе. Теперь представим то же самое, но заменим пресс процессором, а бармена — оперативной памятью: современные процессоры настолько мощны, что во многих задачах просчитывают поток информации быстрее, чем его выдает оперативная память. Это явление называют бутылочным горлышком — когда один компонент ограничивает вычислительную мощность другого.
Вывод: быстрому процессору нужна быстрая память.
Кто отвечает за скорость
Чтобы избавиться от ограничений, необходимо правильно настроить систему: поднять частоту и снизить тайминги. Тогда оперативная память сможет быстрее принимать и отдавать данные для работы процессора и перестанет сильно ограничивать его вычислительную мощность.
Тактовая частота оперативной памяти отвечает за пропускную способность. Если сравнить с барменом, то это значение указывает на количество помидоров, которое он может загрузить в соковыжималку за раз. В компьютере это мегабайты в секунду. Поэтому пропускная способность памяти — это скорее мощность, нежели скорость. За последнюю отвечают тайминги.
Тайминги — это скорость работы памяти в тактах. Другими словами, это значение времени, за которое оперативная память совершает какое-либо действие. Для бармена это означает скорость, с которой он загружает помидоры. Не количество, а именно скорость — два помидора в минуту или два помидора в секунду. Для компьютера — время, за которое память выполняет один такт. Таким образом, чем ниже значения таймингов, тем лучше для скорости и производительности.
Повышая частоту и снижая тайминги, можно заметно ускорить систему — память научится обрабатывать большие объемы данных за короткий промежуток времени. Самостоятельно настроить оперативную память непросто. Кроме того, что на разгон придется потратить не один десяток часов, стабильность работы ОЗУ после настройки остается на совести юзера. Производители об этом знают, поэтому придумали волшебный XMP.
Вывод: квинтэссенция быстрой памяти — высокая частота и низкие тайминги, а ее целевая аудитория — игровые компьютеры или рабочие станции.
Что такое XMP
На планках памяти устанавливается микросхема с прошивкой. Производитель вписывает в нее несколько пар в виде «частота/тайминги», из которых компьютер выбирает подходящий режим для стабильной работы системы.
Дело в том, что процессоры поддерживают разную базовую частоту оперативной памяти. Для некоторых моделей это 2400 МГц или 2933 МГц, а флагманские модели семейства Rocket Lake от Intel теперь работают с частотой 3200 МГц. Это значит, что для полноценной работы процессора необходимо подобрать соответствующий комплект памяти, который умеет работать на нужной частоте. А если не умеет, то автоматика самостоятельно подберет из списка пар ближайшую рабочую частоту. Так работает DRAM по стандартам JEDEC или по ГОСТу, если говорить понятно для русскоговорящего обывателя.
Не по ГОСТу
Профиль XMP или DOCP (так его называют в AMD) — это тоже заводской набор правил работы модулей памяти. Но от базовых стандартов его отличают максимальные рабочие настройки. Если JEDEC ограничивает характеристики микросхем на уровне технологии DDR, то XMP — это частный случай для каждой модели, за который отвечает только производитель этого комплекта.
Чем выше частота и ниже тайминги, тем быстрее работает компьютер — за автоматическую настройку этих параметров и отвечают XMP. Характеристики, которые производитель «зашьет» в профиль, могут варьироваться в зависимости от типа чипов, их качества и возможностей. До недавних пор золотой серединой в скорости и стабильности была частота памяти 3600 МГц.
Какой профиль у моих планок
Можно быстро узнать, на каких настройках будет работать конкретный комплект памяти. Сейчас почти все модули, особенно с приставкой «игровые», умеют работать на повышенных частотах с XMP-профилем. Об этой характеристике производители говорят в первую очередь — цифры к каждому модулю всегда подробно расписаны:
Стандартная частота для DDR4 бывает от 2133 МГц до 3200 МГц. Поэтому все, что выше этих значений, будет работать только как XMP. Информацию о частотных характеристиках можно найти везде: в магазине, на сайте производителя и на упаковке ОЗУ. Словом, мимо не пройдешь.
Какой XMP «лучше»
Существует огромное количество комплектов, которые идентичны по внешнему виду и количеству гигабайт под капотом, но имеют разные профили XMP. Например, часто встречаются пары 3600/CL17 и 3600/CL18. Если обратиться к теории выше, то второй вариант считается медленнее — ведь чем выше тайминг, тем дольше память выполняет работу.
Для «вычисления» производительности любого комплекта «на глаз» можно ассоциировать частоту и тайминги. Если кратко, то модули памяти с тактовой частотой 3600 МГц и первичным таймингом CL16 будут однозначно лучше, чем любой другой с аналогичной частотой, но более высокими таймингами. То же самое можно сказать и про остальные частоты: 4000 на CL17 лучше, чем на CL19. Еще проще — делим частоту на тайминг. Тогда 3600/16 равно 225, а 4000/17 равно 235 — чем больше результирующее число, тем быстрее память. Это сильно упрощенный способ быстро посчитать примерную разницу между настройками памяти, студенты математических ВУЗов и знатоки, конечно, посчитают лучше и точнее.
Вывод: профили XMP призваны облегчить процесс разгона оперативной памяти, но для максимального эффекта нужно обращать внимание не только на частоту, но и на тайминги, которые записаны в прошивку: чем они меньше, тем лучше.
Совместимость с платформой
Все комплектующие в компьютере связаны контроллерами и шинами. Поэтому ориентироваться только на показатели в XMP-профиле не получится. Активация заводского профиля разгона хоть и гарантирует стабильность, но не гарантирует работоспособность. Как и в ручном разгоне, компьютер ограничен физическими пределами контроллеров и многими факторами, которые зависят от качества микросхем. Например, не стоит ожидать рекордных возможностей от бюджетной материнской платы и такого же процессора. Современные платформы легко «берут» рубежи в 3600 МГц или 4000 МГц, но экстремальные 4700 МГц и выше доступны только топовому железу.
Работа XMP также зависит от набора логики материнской платы. Для платформы AMD здесь всегда зеленый свет: компания убрала ограничение на разгон процессора и ОЗУ на всех фирменных чипсетах для процессоров Ryzen. Но Intel более консервативны — разгон памяти поддерживается только на платформах с чипсетами серии Z. Это ограничение должны убрать в новых B560, но гарантированную максимальную частоту для таких плат ограничат на 4000 МГц. Это еще один нюанс в совместимости.
Вывод: частота и тайминги в профиле гарантируют стабильность только в одном случае — если такой разгон «потянут» процессор и материнская плата.
Как включить XMP
Настройка оперативной памяти и любые действия с частотой, таймингами и вольтажом происходят в BIOS. Чтобы зайти в это меню, необходимо сразу после появления загрузочного экрана с логотипом производителя или «бегущими буквами» несколько раз нажать клавишу Delete или F2:
После того, как появится интерфейс BIOS, необходимо найти вкладку, отвечающую за разгон комплектующих. В меню материнских плат ASUS эти функции находятся в разделе Extreme Tweaker:
В пункте Ai Overclock Tuner необходимо выбрать строку XMP, чтобы ниже появилось окно с выбором профиля частоты:
После активации профиля переходим к последней вкладке, сохраняем настройки и перезагружаем компьютер:
Система загрузится с примененными параметрами из профиля XMP. Чтобы удостовериться, что настройки активировались, можно открыть утилиту CPU-Z, найти в разделе Memory строку Frequency и умножить значение на два. Если в итоге получится цифра, которая соответствует частоте из профиля, то все работает верно:
Сравниваем «до» и «после» XMP
После разгона всегда интересно сравнить, как новые настройки повлияли на производительность. В данном случае планки памяти поддерживают очень низкую частоту в XMP — всего 3000 МГц на достаточно высоких таймингах CL15. Однако даже такой мизерный буст подсистемы памяти показывает прибавку к мощности процессора. Вот, что было на стандартной частоте:
И вот, как изменилась производительность после активации профиля:
Во всех тестах производительности процессор показывает на несколько процентов больше единиц, хотя он находится в заводском состоянии. И это всего лишь 3000 МГц на «конских» таймингах.
Кому, зачем и сколько
Поиск оперативной памяти — это не только выбор между количеством планок и количеством гигабайт на борту. Кроме базовых характеристик, в этом вопросе теперь участвуют и другие параметры, которые раньше обходили стороной. Когда пользователь пытается выжать максимум из своей сборки, возможность настройки ОЗУ в этом плане играет главную роль. Здесь уместно сказать: пусть это будут 16 быстрых гигабайт, нежели 64 медленных.
Принцип «больше — лучше» здесь не работает. Подбирать XMP-профиль памяти нужно, исходя из возможностей платформы. Например, Ryzen хоть и со скрипом, но гонит память до 3800 МГц без потери производительности. Поэтому рекомендуется искать планки с готовым профилем не выше 3800 МГц, если, конечно, не говорить о ручной настройке. Intel в этом пока лидирует: даже на прошлогодних Coffee Lake без литеры К в названии можно увидеть 4400 МГц и выше.
Что под капотом чипа DRAM, этапы развития технологии
“Всем знаком закон Мура, описывающий уменьшение размеров транзисторов в логических схемах. Для того, чтобы он продолжал работать, технологам приходится идти на все новые и новые ухищрения, однако их работу несколько усложняет то, что все чипы очень разные по структуре. А что было бы, если бы можно было оптимизировать технологию под конкретный дизайн микросхемы? Ответ на этот вопрос может дать динамическая память.”
Классический пример работы закона Мура — ячейка статической памяти. Ее схема давно известна и широко используется, занимая десятки процентов площади современных микропроцессоров и систем на кристалле. Именно площадь ячейки статической памяти стали использовать как мерило плотности упаковки новых технологий, когда стало понятно, что длина канала транзистора больше не может быть эталоном проектных норм. Учитывая важность статической памяти, технологи стараются подбирать параметры процессов так, чтобы не только в принципе увеличивать плотность упаковки элементов на кристалле, но и заботиться конкретно о статической памяти. Однако, на чипе всегда есть множество других схем, и если очень сильно упираться в оптимизацию именно памяти, это может выйти боком. Но что было бы, если бы технологию можно было полностью подчинить нуждам схемотехники? Ответ на этот вопрос может дать динамическая память. 
В отличие от шеститранзисторной ячейки статической памяти, элемент динамической памяти состоит из всего двух частей — одного МОП-транзистора и одного конденсатора. Это позволяет разместить на одном чипе большое количество информации. Но емкости памяти, как золота, никогда не бывает достаточно, а чипы DRAM обычно содержат только DRAM и производятся такими тиражами, что переделывать технологию под дизайн — вполне состоятельная идея.
Самая первая динамическая память появилась еще во Вторую мировую войну, в вычислительной машине Aquarius, одной из многих, при помощи которых англичане вскрывали немецкие шифры. Впрочем, до широкого внедрения динамической памяти пришлось ждать еще двадцать лет. Эти двадцать лет основным типом памяти в вычислительных устройствах была память на магнитных сердечниках — громоздкая, прожорливая и очень дорогая из-за большого количества кропотливого ручного труда при сборке. Все изменилось, когда в 1966 году Роберт Деннард, работая со статической памятью на МОП-транзисторах, придумал альтернативный подход, позволивший сэкономить на количестве элементов. В честь Деннарда, кстати, названо деннардовское масштабирование, которому должны следовать параметры КМОП-микросхем для того, чтобы работал закон Мура, так что его вклад в увеличение плотности упаковки микросхем поистине огромен.
На этой фотографии Роберт Деннард изображен вместе с ничем иным как схемой и разрезом ячейки DRAM.
Идея Деннарда была гениальна в своей простоте: сердце МОП-транзистора — это конденсатор, образованный затвором, подзатворным диэлектриком и подзатворной областью транзистора. Так почему бы не использовать этот конденсатор… как конденсатор? Если конденсатор заряжен — это логическая единица, если разряжен — логический ноль.
Как видите, все действительно очень просто, и эта простота стала основной коммерческого успеха одной всем известной компании с синим логотипом, первой коммерциализировавшей DRAM в начале семидесятых, а потом запустившей в качестве сайд-проекта микропроцессор 8008. Впрочем, с внедрением гениально идеи пришлось немного подождать, и ячейка самой первой динамической памяти, Intel 1103, содержала не один, а целых три транзистора, а на чипе было размещено 1024 таких ячейки. Почему целых три? Три все еще лучше, чем шесть, а изящная схема с одним транзистором требует наличия на борту относительно сложного усилителя чтения. В распоряжении Intel в 1970 году был процесс с только pMOS-транзисторами (длина канала 8 микрон), поэтому им пришлось сделать раздельные линии для записи и чтения данных.
С появлением КМОП-технологий стало возможно поместить на чипе усилители чтения, и тогда ячейка стала однотранзисторной.
Разрез простейшей ячейки DRAM. Слева транзистор доступа, справа МОП-конденсатор. Два варианта различаются режимом работы МОП-конденсатора, емкость которого на самом деле нелинейна и зависит от приложенного напряжения.
В “обычной” ячейке DRAM чтение происходит следующим образом: битовая линия заряжается до половины питания, после чего замыкается ключ доступа. Если напряжение на запоминающем конденсаторе выше половины питания, напряжение на битовой линии медленно пойдет вверх в результате перетекания в нее заряда из конденсатора. Если на конденсаторе ничего нет, то наоборот, заряд из битовой линии потечет в ячейку памяти, и напряжение на битовой линии начнет падать. К битовой линии подключен специальный усилитель, способный определить, стало напряжение на битовой линии уменьшаться или увеличиваться. Такие усилители способны измерить маленькую разницу в напряжениях, так что не нужно дожидаться полной зарядки или разрядки конденсатора ячейки памяти.
У этой идеи есть только один недостаток — разного рода неидеальности приводят к тому, что конденсатор медленно, но верно разряжается, и данные теряются. В статической памяти эта проблема решается тем, что ячейка содержит обратную связь, подкачивая в себя заряд взамен утекшего — но эта обратная связь как раз и стоит лишних транзисторов. Что же делать, если мы все еще хотим сохранить схему из двух элементов? Время от времени считывать все данные в памяти и перезаписывать их заново. Как часто это нужно делать? Чем реже — тем лучше, чтобы не помешать нормальной работе памяти. Но для того, чтобы конденсатор разряжался медленно, он должен быть большим. Но большой конденсатор — это большая площадь, то есть меньше памяти на таком же чипе. Но если конденсатор маленький, то сохраненный в нем заряд не сможет повлиять на напряжение линии доступа, у которой тоже есть емкость. Правильно разрешить все эти дилеммы и выбрать подходящий размер конденсатора — это работа проектировщиков динамической памяти, не всегда тривиальная и сильно зависящая от особенностей конкретной технологии производства.
График, показывающий изменение ключевых параметров DRAM — площади чипа, площади ячейки и емкости ячейки.
Как видно из рисунка выше, требования к емкости конденсатора в ячейке статической памяти таковы, что она очень мало уменьшается от поколения к поколению. В обычном планарном исполнении конденсатор уже занимал большую часть площади ячейки, и этого было достаточно для памяти первых поколений — все чипы памяти объемом от 4 килобит до 512 килобит были произведены по такой технологии, а также довольно много чипов объемом 1 Мегабит. Объемы памяти росли вместе с уменьшением проектных норм, от 8 микрон в самой первой DRAM до 1.2-1.3 микрона в последних планарных DRAM середины восьмидесятых. И все же, довольно рано стало ясно, что бесконечно наращивать плотность упаковки просто при помощи уменьшения проектных норм не удастся, и нужно искать новые технологические решения, которые смогли бы поддержать емкость на том же уровне при сокращающихся размерах ячейки памяти. Так как же увеличить плотность упаковки?
Удивительно, но разработчики КМОП-технологий задались тем же вопросом намного позже и дотянули обычные планарные транзисторы аж до 28 нанометров. После этого они придумали принципиально вариант транзистора при переходе от проектных норм 28 нм к 22 нм, создав FinFET. Идея FinFET состоит в том, что канал транзистора размещается на подложке не горизонтально, а вертикально, позволяя разместить на одной и той же площади в несколько раз больше транзисторов такого же по сути размера.
Обычный планарный транзистор, планарный транзистор на FDSOI и FinFET. Желтым выделен подзатворный диэлектрик.
С конденсаторами в DRAM случилась точно такая же история, но на пару десятков лет раньше. Причем, если слой транзисторов в микросхеме всегда один (по крайней мере, в прошлом, сейчас и в ближайшем будущем), то конденсатор можно разместить в разных частях кристалла, не обязательно в том же слое, что и транзисторы. Возможных варианта, собственно, два: расположить конденсатор выше или ниже транзистора, и оба этих варианта нашли применение в реальных чипах памяти.
Отдельно стоит рассказать о том, что конкуренция в области DRAM в то время была крайне жестокой, и разработчики постоянно находились под колоссальным прессингом. Ключевыми клиентами были производители мэйнфреймов, от контрактов с которыми зависел не только финансовый успех поставщиков DRAM, но и их репутация: мэйнфреймы считались продуктами высокой надежности, и попадание в них было своеобразным знаком качества. Производители мэйнфреймов, разумеется, пользовались таким положением дел и нещадно давили как по ценам, так и по срокам разработки. Например, широко известен случай, когда компания Hitachi, бывшая одним из лидеров рынка DRAM в конце эпохи плоских ячеек, отказалась от доработок уже имевшихся у них опытных образцов объемных ячеек для чипов емкостью 1 Мбит, потому что оценочные затраты времени на исследования составляли полгода. Вместо этого Hitachi решили делать и 1 Мбит на плоских ячейках и, выиграв в краткосрочной перспективе, все равно оказались позади конкурентов уже довольно скоро после этого решения.
Конденсатор над транзистором
Разрез ячейки памяти с конденсатором, расположенным над транзистором.
Для того, чтобы расположить конденсатор над транзистором, потребовалось добавить в технологию два проводящих слоя и тонкий диэлектрик между ними. По технологическим причинам оказалось удобнее сделать проводящие слои не металлическими, а поликремниевыми — точно так же, как из поликремния делаются затворы транзисторов. Применение поликремниевых конденсаторов позволило уменьшить площадь ячейки памяти в два раза. Это, в сочетании с дальнейшим прогрессом в проектных нормах, позволило не только успешно освоить чипы с 1 Мбит на кристалле, но и довести емкость чипов памяти до 4 Мбит.
Примерно в это же время наметилось и важное изменение не только во внутренней структуре чипов DRAM, но и в том, как они использовались. Во-первых, стал стремительно расти рынок персональных компьютеров — появились дешевые и мощные процессоры, такие как Motorola 68000 и Intel 80286. Во-вторых, если ранние чипы памяти выпускались просто в корпусах для поверхностного монтажа и впаивались в платы мэйнфреймов, то производители и пользователи персональных компьютеров хотели большей гибкости. Так появились модули и разъемы SIMM, одним из пионеров коммерциализации которых на растущем рынке ПК стала основанная в 1987 году компания Kingston Technology.
На 4 Мбит на кристалле аппетиты пользователей, разумеется, не закончились, но ужимать площадь конденсаторов стало уже некуда. Выходом стало не горизонтальное, а вертикальное расположение конденсатора, показанное на рисунке ниже. Принципиально это почти такая же структура из двух слоев поликремния и диэлектриком между ними, но только не плоская, а в виде воронки.
Встроенная DRAM Nintendo Wii, проектные нормы транзисторов — 45 нм.
Изменений хватило для того, чтобы разместить на кристалле до 64 Мбит памяти, но и этого тоже в конечном счете оказалось мало. “Воронки” конденсаторов в конечном счете превратились в высокие тонкие цилиндры, занимающие минимум места не только в длину, но и в ширину.
Вот так выглядят эти цилиндрические конденсаторы.
Когда перестало хватать и этого, технологи научились делать поверхность обкладок не гладкой, а зернистой, таким образом, в несколько раз увеличивая ее площадь. Эта технология называется HSG — hemispherical grain (полусферические зерна). Дальше в ход, как и у транзисторов, пошли high-k диэлектрики, позволившие увеличить емкость за счет большей диэлектрической проницаемости и сделать еще несколько шагов, к емкостям уже в несколько Гигабит на кристалле.
Разрез цилиндрического конденсатора с полусферическими зернами.
У продолжающегося роста плотности упаковки, тем временем, сменился главный драйвер — после мэйнфреймов и персональных компьютеров пришло время мобильных устройств, чрезвычайно требовательных не только к функциональным характеристикам памяти, но также и к ее физическому объему, энергопотреблению и тепловыделению. Все эти факторы еще повысили важность дальнейшего совершенствования DRAM, хотя казалось, что важнее уже некуда.
Конденсатор под транзистором
Параллельно развивалось и другое направление, предполагающее размещение конденсатора под транзистором. Точнее, не “под”, а все еще рядом, но только не горизонтально, а вертикально. В кремнии рядом с транзистором формируется углубление, по-английски называемое “trench”, а по-русски “канавка”. Поверхность этой канавки покрывается тонким слоем оксида, а потом весь объем заполняется проводящим поликремнием, подключенным к земле. Вторая обкладка конденсатора — это сток транзистора доступа.
Создание большой вертикальной структуры потребовало значительного прогресса во многих технологиях микроэлектронного производства. Например, крайне нетривиальной задачей и сейчас является создание отвесной, а не наклонной стенки, а также равномерного тонкого слоя оксида на ее поверхности. Кроме того, возникли и схемотехнические сложности в виде дополнительных путей утечки, причем на этот раз не просто в землю, а из одного бита в другой — по подложке, имеющей довольно высокое, но ненулевое сопротивление. Тем не менее, после некоторой доводки такая структура позволила довести емкость чипов памяти аж до 64 Мбит. Дальше продвинуться не удалось, потому что более близкое расположение канавок сильно увеличивает утечки и не позволяет полноценно реализовать преимущества такой технологии.
Появилась и еще одна, совершенно неожиданная проблема. Свинцовый припой, используемый для корпусирования чипов, содержит, как это ни удивительно, свинец. А свинец всегда содержит небольшие примеси урана, являющегося источником альфа-излучения. Альфа-частицы в тех количествах, в которых их производит свинец, не опасны, в том числе потому, что они имеют очень короткую длину пробега и не выходят за пределы корпуса микросхемы. А вот внутри корпуса они способны достигать активного слоя кремния и, при взаимодействии с ним, генерировать электрический заряд, то есть перезаписывать информацию в ячейках памяти, оказавшихся на пути. Звучит весьма экзотически, но эта проблема оказалась серьезным препятствием при разработке и коммерциализации уже самой первой памяти с канавочными конденсаторами, и в дальнейшем борьба с ней привела к дальнейшим технологическим изменениям в ячейке. И от свинцового припоя в корпусах, разумеется, тоже стали избавляться.
Встроенная DRAM процессора IBM Power 7+. Обратите внимание, насколько глубоки канавки конденсаторов и насколько велик их технологический разброс.
Решением проблем и альфа-частиц, и утечек из одного конденсатора в другой стало перемещение заземленной линии из внутренней части канавки во внешнюю. Таким образом, заземленной линией стала подложка кристалла, а утечки из земли в землю не страшны, равно как и появление в линии земли “лишнего” заряда от альфа-частиц. Платой за такое элегантное решение стала необходимость отделить от подложки транзистор доступа, но к тому времени уже появились технологии с тремя карманами и эпитаксиальными слоями, так что больших сложностой не было. Ячейки подобного вида до сих пор в ходу, начиная от чипов емкостью 64 Мбит и до самых новых кристаллов, содержащих уже 16 Гбит!
Мы в Kingston тоже не остаемся в стороне от прогресса и уже начали внедрение самых современных чипов емкостью 16 Гбит. Kingston начала поставки модулей RDIMM емкостью 64 ГБ в декабре прошлого года, а в июле 2020 года также обновила всю линейку продуктов Server Premier, добавив в неё решения на базе 16-гигабитной памяти общей емкостью 16 или 32 Гигабайта.
Что дальше?
Переход на чипы с емкостью 16 Гбит — это важный шаг, но он далеко не последний, несмотря на то, что как и с обычной КМОП-технологией, плотность упаковки DRAM уже приближается к физическим пределам. На рисунке ниже вы можете видеть все основные конструкции ячейки динамической памяти.
В “первой фазе” развития DRAM ячейка была полностью плоской, и память принципиально не отличалась от обычной КМОП-технологии. Во второй фазе ученые и технологи приложили множество усилий, исследовав и внедрив, кажется, все возможные варианты трехмерного конденсатора — но чип памяти при этом, как и в первой фазе, содержит один слой транзисторов и один слой конденсаторов. Таких технологий хватит еще на какое-то время, но уже не за горами третья фаза, в которой плотность упаковки должна будет еще вырасти. Станет ли транзистор вертикальным? Появятся ли на одном чипе несколько слоев ячеек памяти? Этого мы пока не знаем, но точно понятно, что менее интересно не станет!
Для получения дополнительной информации о продукции Kingston обращайтесь на официальный сайт компании.