YENİ ÜRÜN & YENİ TEKNOLOJİ

ilmlerde öyküyü sürükleyen ve ön planda olan oyun culara esas oğlan ve esas kız dendiğini hepi miz biliriz. Aynı deyimin bil gisayar ve elektronik dün yasındaki karşılığı da "Esas Olay". Bütün teknolojik ge lişmeleri sürükleyen bu esas olay, geçen yıl DRAM (Dynamic Ram)'lardı.

90'ların ortalarına doğru ilerlediğimiz şu günlerde, Japon Hitachi firması yarı iletken bellek endüstrisini, tek bir yonga üzerinde 64 M bitlik dinamik rastgele erişim belleği (DRAM) gerçekleştirdiği haberi ile şaşkına çevirdi. Firma 10x30 mm.'lik boyutta bir yonga üzerine 140 milyon elektronik komponenti yer leştirdiğini iddia ediyordu.

Hitachi'nin haberi, büyük bellek üreticilerinin 4 M bit DRAM'larının kitlesel üreti mine başladıkları ve daha istekli müşterilere örnek miktarlarda 16 M bit yon galar üretmek için uğraş tıkları döneme rastladı. Kı sacası Hitachi "diğerlerini" zor durumda bırakmıştı. Bu diğer firmalar arasında Ja ponya'dan Toshiba, Fujit su, NEC; ABD'den Texas Instruments, Motorola ve IBM; Kore'den Samsung ve Almanya'dan Siemens bulunuyor. Bunlar 64 M bit'lik cihazları geliştiren fa kat 1995'e dek üretim bek lenmeyen firmalar. Biten yılın sonunda bunlardan yalnızca Fujitsu, 64 M bit DRAM'lar üzerine Şubat

ESAS OLAY : DRAM ve

VRAM'LARA NE OLDU

Derleyen: Lütfi VAROĞLU

91'deki Uluslararası Katı Hal Devreleri Konferan sı'na bildiri sunan Matsus hita Electric Industrial, Mit subishi Electric ve Toshi ba'dan önce deney aşa ması bitmiş bir 64 M bit'lik ürünü ilan etti. Hitachı'de profesyonel ka riyerini yarı iletken bellek geliştirilmesine adayan Kiyoo Itoh, Merkezi Araş tırma Laboratuvarı'ndan 30 araştırmacı ve mühen disten oluşan bir grubu yönetti. 18 aylık uzun bir çalışmadan sonra ihtiyaç ları olan ince 0.3 nm çizgi CMOS devrelerini tanım lamak için elektron ışın li tografisi kullanan grup 1.3 nm'lik çok katlı kapasitör bellek hücrelerine bilinen silicon dioksit yerine tan talum oksit kullarak ulaştı lar. (Bir karşılaştırma ol

ması bakımından günü müzün 4M bit DRAM'ları 0.7 um çizgi ve yaklaşık 8 Iim'lik hücrelere sahip)

ÇÖZÜLEN SORUNLAR

Itoh ve takımı, eski

DRAM'ların 3 veya 5 V

beslemelerinin

kendi

DRAM'larında 1.5 V'a

düşmesiyle övünüyorlar.

Düşük gerilim, taşınabilir

ler için ideal olmasına rağ

men, pille çalışan bilgisa

yarlar bir 64 M bitlik yonga

içinde kararsız olma duru

munda. Yük için gerekli

akım değerinin yükselme

zamanı, üretilen gerilimin

çılgınca inip çıktığı bellek

erişiminin ümitsizce ya

vaşlayacağı kadar uzun

bir zaman alıyor.

Bu takımın bulduğu çö

züm, geniş yük değişimle

rinde bile geri besleme yardımıyla üretilen gerilimi kararlı kılacak ve küçük bir kontrol akımıyla yük akı mını üretecek bir devre eklemekti. Raporlara göre gerilim 40 kat daha kararlı durumda.

Hitachi araştırmacıları bel lek hücrelerinin ürettiği düşük gerilimleri yüksel ten yeni bir çeşit devre ta sarladılar. Sonuçta birleş tirilen devreler 44 m W güç harcayan ve yalnızca 50 ns erişim zamanlı 64 M bit belleği oluşturdu. Hitachi mühendislerine göre eri şim zamanı Hitachi'nin 16 M bit yongası kadar iyiydi; harcanan güçte eskisine göre onda bir civarındaydı. Itoh ve ekibinin çözdüğü önemli bir problem de bel lek hücre kapasitörü için uygun bir dielektrik film kullanımı. Ekibin incelte rek gerçeklediği bu 3 mm'lik film düşük bozun ma yoğunluğu ve düşük birleştirme akımına sahip. Hitachi'nin bu duyurusuna yönelik eleştiriler de var ta bii. Diğer rakipler ürünün içinde yer alan hücrelerin yalnızca üçte ikisinin işleve sahip olduğunu söylüyor lar. Dahası, DRAM kuşak ları arasında artık gelenek selleşmiş üç yıllık zaman aralıklarının (bu aralıklar ekonomik zorlamalardan, teknoloji eksikliğinden de ğil) bu kuşak için de geçerli olduğunu ve ArGe araçla rının geliştirilmesi için za mana ihtiyaç duyulduğunu söylüyorlar.

382 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

Buna karşılık Hitachi mü hendisleri gösterilerinin gerçekliği konusunda ken dilerine çok güveniyor ve ekliyorlar: "Biz üretime gi den (uzun ince...) bir yolun henüz başındayız." Ekibin lideri Itoh ilk etapta gözö nüne aldıkları şeyin yalnız ca 64 M bit yonga üretimi değil aynı zamanda yeni kaVRAM'ları ortaya çıkar mak olduğunu söylüyor. Bu yüzden de deneysel yon galarının bir ön olabilirlik (feasibility) çalışması ola rak kabul edilmesini istiyor.

Bu aralar, bir zamanlar DRAM'ların sorunları çözmek üzere ortaya çıkan VRAM'lar (Video RAM)

artan karmaşıklıkları ve maliyetleriyle baş ağrıtıyorlar.

Ne Olacak Peki...

1995 Hitachi için üretim yılı hedefi, örnek üretim ise bu tarihten önce başlaya cak. Rakip firmalar için araştırma süreçleri zaman alacağa benziyor. Sonuç ta gözlediğimiz tablo şu: Bir yanda Esas Olay'ı ger çekleştirip bu konuda tek noloji önderliğini yakala ma isteğindeki Hitachi (Japonlar) ve öte yanda bu hızlı gelişmeyi sindire meyen, Hitachi'nin gerçek bir 'dram' yaşamasını bek leyen rakipler. DRAM ya rışı, 64 M bitten sonra 256 M bit ve hatta 4 G bit etaplarında daha zorlu sü receğe benziyor.

VRAM'lara Ne Oldu?

Bu aralar, bir zamanlar DRAM'ların sorunları çöz mek üzere ortaya çıkan VRAM'lar (Video RAM) ar tan karmaşıklıkları ve mali yetleriyle baş ağrıtıyorlar. VRAM yongaları, ilk ticari VRAM yongalarının mima rı Kari Guttag'ın söylediği ne göre DRAM yongala rından iki üç kat pahalılar. Fakat önümüzdeki altı ay içinde üreticiler bu mali yetleri düşürecek gibi gö rünüyorlar. İlk ticari VRAM, 1983 ylılında sürü len 64 K'lık bir yongaydı. DRAM'ların aksine VRAM monitör yenileme (refres hing) ve grafik güncelle

64 M bit.bellek yongası prototipi bir parmak ucu alanında 100 elemandan fazlasını banndırabiliyor. Bunların defter bilgisayarlar gibi kütlesel üretimleri önümüzdeki dört yıl içinde bekleniyor.

meyi (update) fiziksel ola rak ayrılmış iki elemanla yapıyor. İşte bu iki olayın DRAM'da aynı anda ger çekleştirilmeye çalışılması sorunlara yol açıyor.

1. VRAM'ın aynı anda okuma ve yazması

2. DRAM'ın tek bir port üzerinden okuma veya yazması

Bilgisayar ekranları sürekli olarak yenilenmeli (her ay yeni bir tane almanız ge

rekmiyor!): Monitördeki piksellerin titreşmemesi için herbirinin saniyede 60 defa güncellenmesi gere kiyor. Aynı zamanda grafik işlemci bir başka deyişle çerçeve tampon bellek (fra me buffer) ekrandaki bilgiyi güncelleyebilmek için bel leğe erişmek zorundadır. Yalnız bir grafik işlemci ek ran yenilenmeden belleğe erişemez. Birçok DRAM üreticisi bu sorunu grafik iş lemcinin RAM'e erişimini sınırlayarak çözmeye çalı şıyor. Fakat bu da perfor mansı düşürüyor.

Taaryıa

VRam'ın aymanda okuma v» yazmast (Uatt*); DRam'ın lak bir porttan okuma veya yazman

Taşıyıcı ^

VRam

Tüm bu sorunlar bellek boyutlarının büyümesi ve piksel çözünürlüklerinin artmasıyla daha zorlu hale geliyor. Günümüzün yük sek çözünürlükteki moni törlerinde bellek zamanının %80'i bilgisayar monitörü nün yenilenmesi için har canırken, grafik kartındaki çerçeve tampon belleğin güncellenmesine zamanın ancak %20'si kalıyor. Bu soruna bir çözüm artan

derinliği dengeleyen bellek yongalarını 'daha geniş' yapmak. Derinlik birçok kullanıcının bildiği şekliyle bir bellek yongasının kapa sitesi (örn; 256 kilobit, 1 megabit, ete.) yongaları 'daha geniş' kılmak için birçok farklı yongaya dağı tılıyor, örnek olarak 1 megabitlik bir yonga dört 256 kilobrtlik bellek dizisin den oluşturulabilir. Herbiri nin l/O (girdi/çıktı) yetenek leri varolacağından sorun bir hayli azalacaktı. Fakat bellek hala çok yüklüydü ve grafik işlemcinin belleğe erişimi sınırlıydı. Bilgisayar bellek kapasitesi artınca, genişlemenin artışı da işe yaramaz hale geldi ve so nuçta DRAM yongasının değiştirilmesiyle oluşturulan VRAM çözüm olarak öneril di. Ancak bugün piyasada yer alan birçok VRAM sözü edilen sorundan bağımsız olarak bazı özelliklere piksel işlemciler, Boolean veya parlak yazma gibi sa hip oldukları için hem boyut hem de fiyat olarak büyü müş durumda.

Bu yongalar VRAM'ları ekonomik olmaktan çıkar dı. Şimdi birçok firma eski VRAM'lara dönme yolun da. Bu örnek bize bilimde araştırmanın ne kadar riskli olduğunu bir kere daha gösterdi.

216 382 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ