輕薄短小的智能手機已成為我們?nèi)粘I钪凶钪匾碾S身物品,當(dāng)中的存儲容量也越來越大,未來 5G 手機普及,1TB 容量將是標(biāo)配。在這個小小裝置的背后,要感謝當(dāng)中兩大關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)明人,一是 NAND Flash 的發(fā)明人日本電子工程學(xué)家Masuoka Fujio,另一個則是 NAND Flash 核心技術(shù)非揮發(fā)性存儲(Non-Volatile Memory)的發(fā)明者施敏。
施敏發(fā)明的非揮發(fā)性存儲技術(shù),是現(xiàn)今被全球各國視為關(guān)鍵戰(zhàn)略物資 NAND Flash 閃存芯片的基礎(chǔ)核心,可以說,若沒有施敏,手機不可能成為我們隨身帶著走的“親密伴侶”,我們也無法人手一支 U 盤,可以隨時分享資料,傳統(tǒng)底片大企業(yè)“柯達”可能也不會走到破產(chǎn)的一天。
圖|施敏 (來源:DeepTech)
然而,施敏在 1967 年提出該技術(shù)時,在業(yè)界沒有掀起太大漣漪,但好技術(shù)終究不寂寞,30 年后在閃存應(yīng)用的帶動下,終究大放異彩,施敏發(fā)明的非揮發(fā)性存儲技術(shù)的重要性也不斷被提及重視。
施敏,一個出生南京、成長于***、改變?nèi)祟惿畹膫髌嫒宋?/p>
施敏出生于南京,成長和求學(xué)于***,之后在美國斯坦福大學(xué)獲取電機系博士學(xué)位,畢業(yè)后進入美國貝爾實驗室任職超過 20 年,他對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的非凡成就,對比低調(diào)樸實的學(xué)術(shù)氣息,絕對是一個傳奇人物,施敏也將獲 SEMICON China 之邀,于 18 日蒞臨上海的中國半導(dǎo)體技術(shù)大會(CSTIC)發(fā)表演講。
施敏發(fā)明的“非揮發(fā)性存儲 Non-volatile Memory”初始想法居然是來自于“吃蛋糕”,沒有 NVM 存儲技術(shù),就沒有今日的閃存 Flash。
1960 年時代,當(dāng)時主流的存儲技術(shù)為磁圈記憶體,但磁圈記憶體的體積大又耗電,拖累計算機的效能表現(xiàn),那時施敏在貝爾實驗室的同事美籍韓裔科學(xué)家姜大元先研發(fā)出至今仍廣泛被應(yīng)用于集成電路中的金氧半場效電晶體(MOSFET),還不足以取代磁圈記憶體,因為存儲的資料無法長期保存于其中。
直到 1967 年的某一天,施敏看到姜大元點了一塊蛋糕,他凝視著蛋糕中間的那一層奶油,突然想到為何不在 MOSFET 中間加上一層很薄的金屬浮閘層,使得晶體管的閘極由上而下分別為金屬、氧化層、金屬浮閘層、一層較薄的氧化層,以及最下面的半導(dǎo)體,而中間的金屬層因為上、下都是絕緣的氧化層,在施加電壓時,可以將電子吸進去保存,改變電路的導(dǎo)通性,而這層金屬的上、下都是絕緣體,如果不再度施加反向電壓的話,電荷會一直保存在里面,斷電后資料也不會消失。
施敏被層層蛋糕激發(fā)了這個理論后,就開始做實驗,找出最適合做浮閘的材料,并且由當(dāng)時任職的貝爾實驗室申請專利,全球首個“浮閘式非揮發(fā)性存儲“Floating-gate Non-volatile Memory”因此誕生,這也是 Flash 的前身基礎(chǔ)。
現(xiàn)在聽起來這項發(fā)明具有劃時代的貢獻成就,然 1967 年施敏研發(fā)出該技術(shù)時,并未燃起業(yè)界太多火花,可能是還不知道怎么使用,也沒人想到之后會成為 Flash 技術(shù)的基礎(chǔ),沒有 NVM 技術(shù),手機不會這么普及,F(xiàn)lash 更成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)非常重大的技術(shù)和應(yīng)用。
Non-volatile Memory 是一直到 1983 年日本任天堂應(yīng)用在游戲機中,讓游戲玩家在過程中可以在特定點中記錄積分,不需要游戲角色戰(zhàn)亡后又重新計算,開始被廣泛注意。接著,該技術(shù)也被用于計算機的 BIOS,讓開機速度變快,進入 1990 年代后,消費性電子時代來臨,閃存開始大放光彩。
諾獎 "選擇性失憶”? 存儲技術(shù)研究總成遺珠
此外,施敏也撰寫半導(dǎo)體物理學(xué)界的圣經(jīng)教科書《半導(dǎo)體元件物理學(xué)》(Physics of Semiconductor Devices),全然源自于他對教學(xué)品質(zhì)的極致要求,他希望教學(xué)用的教課書都是他自己親自寫的,足見一人的一生成就,來自于對自己高標(biāo)準(zhǔn)的要求。
圖|《半導(dǎo)體元件物理學(xué)》(來源:百度百科)
浮閘非揮發(fā)性記憶體自從 1967 年問世至今已經(jīng)超過 50 年,它是 Flash 芯片的核心技術(shù)基礎(chǔ),圍繞在我們身邊的各式消費性電子裝置都是基于該技術(shù)而誕生,你或許對施敏的名字感到陌生,但他對于人類生活的影響,遠遠超過很多知名人士。
如果見過施敏本人,就可以感受到他一生奉獻科研產(chǎn)業(yè),但卻低調(diào)樸實的誠懇個性,以及實事求是的嚴(yán)謹(jǐn)精神。
有人說,諾貝爾獎總是“選擇性失憶”,對于有關(guān)“memory”技術(shù)的發(fā)明人都未給予重視,包括 DRAM 芯片的發(fā)明人 Robert Dennard、Flash 發(fā)明人 Masuoka Fujio,以及施敏,很遺憾他們沒有獲得過諾貝爾獎提名的機會。
有人認為是因為 DRAM 和 Flash 技術(shù)是基于晶體管的發(fā)明基礎(chǔ)上所進行的創(chuàng)新,而晶體管的發(fā)明人已經(jīng)是諾貝爾獎的得主了,但看看今日 Flash 應(yīng)用之廣,影響人類生活之深遠程度,試想,所有“memory”技術(shù)相關(guān)發(fā)明人,若能獲得諾貝爾獎的關(guān)愛眼神和深入討論,其實也是實至名歸的。
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20211
原文標(biāo)題:NAND Flash核心技術(shù)傳奇發(fā)明人施敏,他是被諾獎選擇性失憶的 "遺珠”
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