¿Cuántos condensadores en una sola RAM?

Sí, realmente tienen tantos capacitores en un área tan pequeña.

Hay dos tecnologías dominantes para hacer esto: DRAM de capacitores apilados y DRAM de capacitores de trinchera.

Los capacitores apilados básicamente usan varias capas de metal y aislante para construir un capacitor de capacidad razonable en un área de superficie pequeña.

Las DRAM de condensador de trinchera básicamente graban una "zanja" (una profunda, en forma de V) en el silicio, depositan una capa de metal, otra de aislante y otra de metal.

De cualquier manera, terminas con una capacitancia relativamente grande para el área de la superficie. Sin embargo, la capacitancia sigue siendo bastante pequeña para la mayoría de los estándares normales. Por ejemplo, a partir de 2017, una DRAM de Samsung tiene una capacitancia de alrededor de 7,4 fF por celda .

Para obtener resultados significativos de una capacitancia tan pequeña, la mayoría de las DRAM en realidad tienen algunos condensadores adicionales además de los que se usan para el almacenamiento.

Para leer una celda, carga una de estas celdas de repuesto (una que está físicamente cerca de la celda que desea leer) con aproximadamente la mitad de la carga que usaría para almacenar en 1una celda de memoria normal. Una manera fácil de hacerlo es usar dos celdas de capacitor juntas, por lo que alimentarlas con el mismo voltaje y la misma duración del pulso de carga da como resultado la mitad de la carga en el capacitor.

Luego, lee los valores de la celda de repuesto y la celda de memoria y los alimenta a ambos en un amplificador diferencial (el "amplificador de detección"). Esto ayuda a cancelar el ruido de modo más común en las líneas de bits, por lo que la señal que sale del amplificador de detección es un valor bajo o alto bastante limpio, con una inmunidad al ruido sustancialmente mejor (y, por lo tanto, una confiabilidad mejorada) en comparación con solo leer el voltaje de el condensador por sí mismo.

Además, una DRAM típica tendrá algunos bancos de memoria adicionales. Cuando se prueba el chip en la fábrica, es posible que encuentren que uno de los bancos normales de memoria tiene un defecto. Si es así, el chip generalmente incluirá algunos fusibles (o anti-fusibles) que se pueden quemar para sustituir el defectuoso por un banco de repuesto, por lo que un chip aún puede cumplir con las especificaciones, a pesar de uno o dos defectos.

Por lo tanto, un chip DRAM normalmente tendrá incluso más condensadores de los que obtiene al calcular su tamaño en función de lo que está clasificado para contener (aunque, con toda honestidad, el aumento es bastante pequeño, al menos como porcentaje, aunque con algo así como un 32 GB de memoria, incluso un pequeño porcentaje da como resultado un número absoluto que es bastante grande).

Como nota final: un chip DRAM debe tener una buena cantidad de circuitos (decodificadores, amplificadores de detección, etc.) además de las propias celdas DRAM. Como una regla general realmente simple, calcule que las celdas reales ocupan aproximadamente la mitad del área del chip y los circuitos asociados la otra mitad.

Sí, eso es correcto.

¡Los condensadores son MUY pequeños!

Vale la pena mencionar que una de las variables clave que dictan cuánta capacitancia tiene un capacitor es la inversa de la distancia entre las "placas".

Es decir, si reduce a la mitad la distancia entre las placas, duplica la capacitancia.

Cuando reduce las cosas al nivel del chip, esa distancia se vuelve increíblemente pequeña en comparación con su condensador discreto típico.

Como tal, es posible crear capacitores funcionales en tamaños de nM que caben en miles de millones en un chip de silicio.