¿Por qué una celda DRAM necesariamente contiene un capacitor?

La razón por la que DRAM necesita un gran condensador de almacenamiento es que debe poder cargar las líneas de bits. Las líneas de bits tienen una capacitancia parásita relativamente grande ya que conectan todos los transistores en una columna.

Las celdas DRAM están dispuestas en una cuadrícula. Las líneas de dirección de las filas están conectadas a las puertas de los MOSFET y las líneas de las columnas están conectadas a los amplificadores de retroalimentación. El proceso de lectura de un valor es:

1) Precargue la capacitancia parásita de la línea de columna a la mitad del umbral 2) Afirme una sola línea de fila. Cada MOSFET en esa fila se vuelve conductor, conectando el capacitor de almacenamiento a la línea de la columna. 3) El voltaje de la línea de la columna cambia ligeramente por encima o por debajo del umbral dependiendo de si el valor almacenado fue 0 o 1. 4) Lea y amplifique la señal en la línea de la columna. Esto impulsa la línea de la columna desde el umbral +/- épsilon hasta un 0 o 1 lógico completo. Dado que los transistores aún conducen, esto también recarga el capacitor de almacenamiento y, por lo tanto, realiza una "actualización".

Si el capacitor de almacenamiento es demasiado pequeño, el cambio de voltaje en el paso 3 no será suficiente para determinar el valor con precisión. Los condensadores pequeños también tendrían tiempos de actualización más cortos, lo que afectaría el rendimiento

Puede haber diseños de DRAM que usen la capacitancia intrínseca del MOSFET, pero la DRAM estándar usa capacitores apilados sobre el silicio o formados al grabar zanjas en el sustrato de silicio.

Para obtener más información sobre el funcionamiento de DRAM, consulte wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_random-access_memory

Entonces, ¿por qué se necesita un condensador adicional en la celda DRAM?

Debido a que una celda de memoria necesita al menos 1 interruptor y 1 elemento de memoria para que sea direccionable, un mínimo de dos elementos. Hay memorias como SRAM que pueden usar solo transistores en una configuración biestable. De wikipedia "Son posibles las celdas de memoria que usan menos de cuatro transistores, pero tales celdas 3T o 1T son DRAM, no SRAM".

¿No sería drenaje/fuente a capacitancia a granel proporcionando la misma funcionalidad si no hubiera condensador?

Un capacitor sigue siendo un capacitor incluso si está solo entre el drenaje y la fuente. Sí, podría proporcionar la misma funcionalidad, pero ¿por qué agregaría y doparía silicio adicional y ocuparía más espacio si pudiera crear un capacitor con material p? Así es, ve por el capacitor para ahorrar costos.

Adivina cuál es más pequeño:

Fuente: Dailytech

Si es el caso, ¿el capacitor está conectado al nodo para una capacitancia específicamente mayor?

Sí, el capacitor está conectado al transistor para una mayor capacitancia. La industria está tratando de hacer que las celdas sean más pequeñas todo el tiempo, por lo que tienen que inventar nuevas geometrías para almacenar suficientes electrones para que el voltaje no desaparezca la próxima vez que se lea la celda.

Recuerde, los condensadores y los transistores son buenas formas de modelar lo que sucede con miles de millones de electrones y diferentes materiales.