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Halbleiterspeicher Dieser Artikel behandelt die Grundlagen Für die handelsüblichen Bauformen siehe Speichermodul Ein ist

Halbleiterspeicher

Ein Halbleiterspeicher ist ein Datenspeicher, der aus einem Halbleiter besteht.

In und auf einem Halbleiterkristall werden mikroelektronische Speicherstrukturen realisiert, sodass ein Speicherchip (siehe auch Die) entsteht. Die Chips werden zu integrierten Schaltkreisen komplettiert oder auch unverkappt weiterverarbeitet.

Die Daten werden in Form von binären elektronischen Schaltzuständen in den integrierten Schaltungen gespeichert. Vorgänger waren die magnetisch arbeitenden Kernspeicher, die erst in den frühen 1970er Jahren von den Halbleiterspeichern abgelöst wurden. Neuere Entwicklungen streben an, das magnetische Speicherprinzip mikroelektronisch zu hochdichten, nicht flüchtigen Speichern zu kombinieren (MRAM).

Speicherzelle Bearbeiten

Verschiedene Halbleiterspeicher

Beschreibung Bearbeiten

Eine Speicherzelle ist die physikalische Realisierung der kleinsten Einheit eines Speichers von logischen Zuständen. Der Begriff bezeichnet je nach Kontext entweder die Realisierung der kleinstmöglichen Einheit, dem 1-Bit-Speicherelement, oder die Realisierung der kleinsten adressierbaren, das heißt bei einem Zugriff les- bzw. schreibbaren, Einheit, einem sogenannten Wort oder Datenwort, das aus n Bit besteht (n > 1).

Personal Computer arbeiten heutzutage mit einer Wortlänge (auch „Wortbreite“ genannt) von 32 oder 64 Bit. Früher, zum Beispiel bei den ersten Taschenrechnern, waren Speicherzellen 4 Bit (ein Halbbyte bzw. Nibble) groß. Die ersten PCs dagegen hatten 8 Bit breite Speicherzellen. Für einfache Steuerungen (siehe: Mikrocontroller) werden auch heute noch 8 Bit verwendet.

Bei früheren Computern waren auch Wortbreiten von 6 oder 7 Bit gebräuchlich, da man mit 64 bzw. 128 speicherbaren Zeichen eine alphanumerische Bearbeitung durchführen konnte. Diese Speicher waren jedoch noch nicht als Halbleiterspeicher ausgeführt. Die Hollerith-Lochkarte hatte eine Wortbreite von 12 Bit.

Eingeteilt werden die Speicherzellen in flüchtige und nichtflüchtige Speicherzellen. In nichtflüchtigen Speicherzellen bleibt die Information auf Dauer erhalten, auch wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Bei flüchtigen Speicherzellen geht die Information in solch einem Fall verloren.

Realisierung Bearbeiten

Das 1-Bit-Speicherelement ist mittels weniger Transistoren und Kondensatoren realisierbar. Bei analogen Speicherzellen ist das elementare Speicherbauteil der Kondensator, und bei digitalen Speicherzellen werden ein (1-T-DRAM) oder mehrere Transistoren benötigt, wie z. B. bei statischem RAM oder bei rückgekoppelten Transistoren, den sogenannten Flipflops.

Wahlfreier Zugriff Bearbeiten

Speicherzellen werden in einer 2R×2C-Matrix angeordnet. Über Wortleitungen und Bitleitungen werden die Speicherzellen adressiert und beschrieben bzw. ausgelesen. Hierzu sind ein Reihen- und ein Spaltendekodierer notwendig. Dadurch ist ein direkter Zugriff auf beliebige Speicherzellen (wahlfreier Zugriff) möglich. Daher wird diese Anordnung als Random-Access Memory (RAM) bezeichnet.

Sequentieller Zugriff Bearbeiten

Hier erfolgt die Adressierung über Befehle, ähnlich wie bei Festplatten. Die Bauformen CompactFlash (CF) und PCMCIA verwenden z. B. den bei Festplatten bewährten ATA/ATAPI-Befehlssatz.

Diese Adressierungsart benötigt weniger Kontaktierungsflächen auf dem Chip, dadurch ist ihre Herstellung preisgünstiger.

Halbleiterspeichertypen Bearbeiten

Stammbaum der Halbleiterspeicher
  • Tabellenspeicher
    • Flüchtige Speicher (RAM)
      • SRAM
        • Asynchrones SRAM
          • Low-Power SRAM
        • Synchrones SRAM
          • Burst SRAM
            • Pipelined Burst SRAM
          • ZBT SRAM
          • QDR-SRAM
      • DRAM
        • Asynchrones DRAM
        • Synchrones DRAM (SDRAM)
          • Standardisiertes SDRAM
          • Nicht standardisiertes SDRAM
            • embedded DRAM
            • customized DRAM
            • cache DRAM (CDRAM)
            • enhanced DRAM (ESDRAM)
            • virtual channel DRAM (VC DRAM)
            • reduced latency DRAM (RLDRAM)
            • DRAM mit niedriger Leistung
              • mobile RAM
              • COSMO-RAM
              • pseudo-static RAM (PSRAM)
              • cellular RAM
            • Protokollbasierte DRAM
    • Nichtflüchtige Speicher
      • Ausgereiftes Material
        • ROM
          • MROM⁠1⁠2
          • Programmable Read-Only Memory (PROM)
        • Flash
          • NAND
            • Single Level Cell (SLC)
              • Standard-NAND
              • Assisted Gate AND (AG-AND)
            • Multi-Level Cell (MLC)
              • Standard-NAND
            • Multibit
              • Twin Flash (NROM)
          • NOR
            • Single Level Cell (SLC)
              • Standard-NOR
            • Multi-Level Cell (MLC)
              • Strata Flash
            • Multibit
              • Mirror Bit (NROM)
      • Innovatives Material
1 
Ein PLE entspricht einem MROM und umgekehrt
2 
Mikrocontroller mit MROM werden immer noch (Stand Ende 2008) in großen Stückzahlen hergestellt.
Bedeutung der wichtigsten Abkürzungen
Abkürzung Bedeutung
RAM Random Access Memory
ROM Read-Only Memory
SRAM Statischer RAM
DRAM Dynamischer RAM
PRAM Phase-change RAM
MRAM Magnetoresistives RAM
M… Masken-programmiert
P… Programmierbar
EP… Lösch- und programmierbar
EEP… Elektrisch lösch- und programmierbar
SD Synchronous Dynamic (RAM)
DDR Double Data Rate (RAM)
QDR Quad Data Rate (RAM)
ODR Octo Data Rate (RAM)
GDDR Graphics DDR (RAM)
RDRAM Rambus DRAM
ZBT SRAM Zero Bus Turnaround SRAM
in Produktion
Produktion eingestellt
in Entwicklung

Umsatzzahlen Bearbeiten

Einen Überblick über die unterschiedlichen Speichertypen gibt die folgende Tabelle (die angegebenen Umsatzzahlen beziehen sich auf das Jahr 2005 und sind dem Elektronik Scout 2006 entnommen; SRAM steht nicht für in Prozessoren enthaltene SRAMs.):

Umsatzzahlen von Halbleiterspeicherbauelementen im Jahr 2005 (Quelle: Elektronik Scout 2006)
Speichertechnologie Umsatz
Flüchtige Speicher (RAM)
Statisches RAM (SRAM) 2 Mrd. $
Dynamisches RAM (DRAM) 27 Mrd. $
Nichtflüchtige Speicher
Ausgereiftes Material Nur-Lese-Speicher (ROM) 2 Mrd. $
Flash NAND 8 Mrd. $
NOR 9 Mrd. $
Innovatives Material 0,01 Mrd. $
Gesamtumsatz 48 Mrd. $

Hersteller (Auswahl) Bearbeiten

Siehe auch Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. (Memento des Originals vom 13. April 2016 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.itse-wissen.de. itse-wissen.de. Abgerufen am 30. September 2010.
wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
Dieser Artikel behandelt die Grundlagen Fur die handelsublichen Bauformen siehe Speichermodul Ein Halbleiterspeicher ist ein Datenspeicher der aus einem Halbleiter besteht In und auf einem Halbleiterkristall werden mikroelektronische Speicherstrukturen realisiert sodass ein Speicherchip siehe auch Die entsteht Die Chips werden zu integrierten Schaltkreisen komplettiert oder auch unverkappt weiterverarbeitet Die Daten werden in Form von binaren elektronischen Schaltzustanden in den integrierten Schaltungen gespeichert Vorganger waren die magnetisch arbeitenden Kernspeicher die erst in den fruhen 1970er Jahren von den Halbleiterspeichern abgelost wurden Neuere Entwicklungen 1 streben an das magnetische Speicherprinzip mikroelektronisch zu hochdichten nicht fluchtigen Speichern zu kombinieren MRAM Inhaltsverzeichnis 1 Speicherzelle 1 1 Beschreibung 1 2 Realisierung 1 2 1 Wahlfreier Zugriff 1 2 2 Sequentieller Zugriff 2 Halbleiterspeichertypen 3 Umsatzzahlen 4 Hersteller Auswahl 5 Siehe auch 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseSpeicherzelle Bearbeiten nbsp Verschiedene HalbleiterspeicherBeschreibung Bearbeiten Eine Speicherzelle ist die physikalische Realisierung der kleinsten Einheit eines Speichers von logischen Zustanden Der Begriff bezeichnet je nach Kontext entweder die Realisierung der kleinstmoglichen Einheit dem 1 Bit Speicherelement oder die Realisierung der kleinsten adressierbaren das heisst bei einem Zugriff les bzw schreibbaren Einheit einem sogenannten Wort oder Datenwort das aus n Bit besteht n gt 1 Personal Computer arbeiten heutzutage mit einer Wortlange auch Wortbreite genannt von 32 oder 64 Bit Fruher zum Beispiel bei den ersten Taschenrechnern waren Speicherzellen 4 Bit ein Halbbyte bzw Nibble gross Die ersten PCs dagegen hatten 8 Bit breite Speicherzellen Fur einfache Steuerungen siehe Mikrocontroller werden auch heute noch 8 Bit verwendet Bei fruheren Computern waren auch Wortbreiten von 6 oder 7 Bit gebrauchlich da man mit 64 bzw 128 speicherbaren Zeichen eine alphanumerische Bearbeitung durchfuhren konnte Diese Speicher waren jedoch noch nicht als Halbleiterspeicher ausgefuhrt Die Hollerith Lochkarte hatte eine Wortbreite von 12 Bit Eingeteilt werden die Speicherzellen in fluchtige und nichtfluchtige Speicherzellen In nichtfluchtigen Speicherzellen bleibt die Information auf Dauer erhalten auch wenn die Stromversorgung unterbrochen wird Bei fluchtigen Speicherzellen geht die Information in solch einem Fall verloren Realisierung Bearbeiten Das 1 Bit Speicherelement ist mittels weniger Transistoren und Kondensatoren realisierbar Bei analogen Speicherzellen ist das elementare Speicherbauteil der Kondensator und bei digitalen Speicherzellen werden ein 1 T DRAM oder mehrere Transistoren benotigt wie z B bei statischem RAM oder bei ruckgekoppelten Transistoren den sogenannten Flipflops Wahlfreier Zugriff Bearbeiten Speicherzellen werden in einer 2R 2C Matrix angeordnet Uber Wortleitungen und Bitleitungen werden die Speicherzellen adressiert und beschrieben bzw ausgelesen Hierzu sind ein Reihen und ein Spaltendekodierer notwendig Dadurch ist ein direkter Zugriff auf beliebige Speicherzellen wahlfreier Zugriff moglich Daher wird diese Anordnung als Random Access Memory RAM bezeichnet Sequentieller Zugriff Bearbeiten Hier erfolgt die Adressierung uber Befehle ahnlich wie bei Festplatten Die Bauformen CompactFlash CF und PCMCIA verwenden z B den bei Festplatten bewahrten ATA ATAPI Befehlssatz Diese Adressierungsart benotigt weniger Kontaktierungsflachen auf dem Chip dadurch ist ihre Herstellung preisgunstiger Siehe auch Speicherkarte und Sequentieller ZugriffHalbleiterspeichertypen BearbeitenStammbaum der Halbleiterspeicher Tabellenspeicher Fluchtige Speicher RAM SRAM Asynchrones SRAM nbsp Low Power SRAM Synchrones SRAM nbsp Burst SRAM nbsp Pipelined Burst SRAM ZBT SRAM nbsp QDR SRAM DRAM Asynchrones DRAM Standardisiert nbsp FPM DRAM nbsp BM DRAM nbsp EDO DRAM Nicht standardisiert nbsp WRAM nbsp VRAM Synchrones DRAM SDRAM Standardisiertes SDRAM nbsp SDR SDRAM nbsp DDR SDRAM nbsp QDR SDRAM DDR2 SDRAM nbsp ODR SDRAM DDR3 SDRAM nbsp GDDR SDRAM Nicht standardisiertes SDRAM nbsp embedded DRAM nbsp customized DRAM nbsp cache DRAM CDRAM nbsp enhanced DRAM ESDRAM nbsp virtual channel DRAM VC DRAM nbsp reduced latency DRAM RLDRAM DRAM mit niedriger Leistung nbsp mobile RAM nbsp COSMO RAM nbsp pseudo static RAM PSRAM nbsp cellular RAM Protokollbasierte DRAM nbsp synclink DRAM SLDRAM nbsp direct Rambus DRAM DRDRAM nbsp XDR DRAM Nichtfluchtige Speicher Ausgereiftes Material ROM nbsp MROM 1 2 nbsp Programmable Read Only Memory PROM nbsp One Time Programmable ROM OTP Erasable Programmable ROM EPROM nbsp ultra violet erasable PROM UV EPROM nbsp electrically erasable PROM EEPROM Flash NAND Single Level Cell SLC nbsp Standard NAND nbsp Assisted Gate AND AG AND Multi Level Cell MLC nbsp Standard NAND Multibit nbsp Twin Flash NROM NOR Single Level Cell SLC nbsp Standard NOR Multi Level Cell MLC nbsp Strata Flash Multibit nbsp Mirror Bit NROM Innovatives Material nbsp Ferroelectric RAM FRAM FeRAM nbsp Magnetoresistive RAM MRAM nbsp Phase change RAM PCRAM nbsp Chalcogenide RAM C RAM nbsp Ovonic Unified Memory OUM nbsp Programmable Metallization Cell PMC nbsp Organic RAM ORAM nbsp Conductive Bridge RAM CBRAM nbsp Nanotube RAM NRAM nbsp Racetrack Speicher englisch Racetrack memory nbsp Memristor1 Ein PLE entspricht einem MROM und umgekehrt 2 Mikrocontroller mit MROM werden immer noch Stand Ende 2008 in grossen Stuckzahlen hergestellt Bedeutung der wichtigsten Abkurzungen Abkurzung BedeutungRAM Random Access MemoryROM Read Only MemorySRAM Statischer RAMDRAM Dynamischer RAMPRAM Phase change RAMMRAM Magnetoresistives RAMM Masken programmiertP ProgrammierbarEP Losch und programmierbarEEP Elektrisch losch und programmierbarSD Synchronous Dynamic RAM DDR Double Data Rate RAM QDR Quad Data Rate RAM ODR Octo Data Rate RAM GDDR Graphics DDR RAM RDRAM Rambus DRAMZBT SRAM Zero Bus Turnaround SRAM nbsp in Produktion nbsp Produktion eingestellt nbsp in EntwicklungUmsatzzahlen BearbeitenEinen Uberblick uber die unterschiedlichen Speichertypen gibt die folgende Tabelle die angegebenen Umsatzzahlen beziehen sich auf das Jahr 2005 und sind dem Elektronik Scout 2006 entnommen SRAM steht nicht fur in Prozessoren enthaltene SRAMs Umsatzzahlen von Halbleiterspeicherbauelementen im Jahr 2005 Quelle Elektronik Scout 2006 Speichertechnologie UmsatzFluchtige Speicher RAM Statisches RAM SRAM 2 Mrd Dynamisches RAM DRAM 27 Mrd Nichtfluchtige SpeicherAusgereiftes Material Nur Lese Speicher ROM 2 Mrd Flash NAND 8 Mrd NOR 9 Mrd Innovatives Material 0 01 Mrd Gesamtumsatz 48 Mrd Hersteller Auswahl BearbeitenAcer ADATA Corsair Crucial Cypress Semiconductor Elpida Memory Joint Venture von NEC und Hitachi Hewlett Packard Hitachi Hynix Semiconductor fruher Hyundai Electronics IBM Infineon Kingston Technology Micron Technology Mitsubishi NXP Semiconductors fruher Philips OCZ Technology Samsung Electronics Sony Toshiba TranscendSiehe auch BearbeitenSoft ErrorWeblinks BearbeitenJurgen Plate Einfuhrung Datenverarbeitungssysteme 7 Speicherwerk Arbeitsspeicher FH Munchen Interaktive CMOS 6T SRAM CELLEinzelnachweise Bearbeiten Fortschritte in der MRAM Technologie Memento des Originals vom 13 April 2016 imInternet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www itse wissen de itse wissen de Abgerufen am 30 September 2010 Normdaten Sachbegriff GND 4120419 0 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Halbleiterspeicher amp oldid 236266673