Tipos de Memoria y Almacenamiento de Datos en Computadoras

La celda de memoria es el bloque fundamental de construcción de la memoria informática. La celda de memoria es un circuito electrónico que almacena un bit de información binaria y debe establecerse para almacenar un 1 lógico (nivel de voltaje alto) y reiniciarse para almacenar un 0 lógico (nivel de voltaje bajo). Su valor se mantiene almacenado hasta que se cambia mediante el proceso de establecimiento/reinicio. El valor en la celda de memoria se puede acceder leyéndolo.

A lo largo de la historia de la computación, se han utilizado diferentes arquitecturas de celdas de memoria, incluyendo la memoria de núcleo y la memoria de burbuja. Hoy en día, la arquitectura de celdas de memoria más común es la memoria MOS (metal-óxido-semiconductor), que consiste en celdas de memoria MOS. La memoria de acceso aleatorio (RAM) moderna utiliza transistores MOSFET (transistor de efecto campo MOS) como biestables, junto con capacitores MOS para ciertos tipos de RAM.

La celda de memoria SRAM es un tipo de circuito biestable, típicamente implementado utilizando transistores MOSFET. Estos requieren muy poca energía para mantener el valor almacenado cuando no se accede a ellos.

La DRAM se basa en capacitores MOS. Cargar y descargar un capacitor puede almacenar un ‘1’ o un ‘0’ en la celda. Sin embargo, la carga en este capacitor se filtrará lentamente y debe actualizarse periódicamente. Debido a este proceso de actualización, la DRAM consume más energía. Sin embargo, la DRAM puede lograr mayores densidades de almacenamiento.

La mayoría de las memorias no volátiles se basan en arquitecturas de celdas de puerta flotante. Las tecnologías de memoria no volátil, incluyendo EPROM, EEPROM y memoria flash, utilizan celdas de memoria de puerta flotante, que se basan en transistores MOSFET de puerta flotante.

• 1946: Freddie Williams solicitó una patente para su dispositivo de almacenamiento de tubo de rayos catódicos (Williams tube) con 128 palabras de 40 bits.
• 1947: El Williams tube estaba operativo y se considera la primera implementación práctica de la memoria de acceso aleatorio (RAM).
• 1948: An Wang desarrolló la memoria de núcleo magnético práctica.
• 1950s: Jay Forrester y Jan A. Rajchman mejoraron la memoria de núcleo magnético.
• 1953: La memoria de núcleo magnético se comercializó con la computadora Whirlwind.
• 1960s: Comenzó la memoria semiconductoria con celdas de memoria bipolar.
• 1959: Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng inventaron el MOSFET (transistor de efecto campo metal-óxido-semiconductor).
• 1964: John Schmidt diseñó la primera SRAM de 64 bits.
• 1965: Toshiba utilizó una forma de DRAM bipolar capacitiva en su calculadora Toscal BC-1411.
• 1966: Dr. Robert H. Dennard trabajó en memoria MOS y desarrolló la celda de memoria DRAM de un solo transistor.
• 1967: Dennard solicitó la patente para la celda de memoria DRAM de un solo transistor basada en tecnología MOS.
• 1968: RCA comercializó la memoria CMOS con un chip de 288 bits.
• 1969: Intel lanzó su primera SRAM bipolar de 64 bits.
• 1970: Intel lanzó el primer chip de circuito integrado DRAM, el Intel 1103.
• 1972: Intel superó récords anteriores en ventas de memoria semiconductoria.
• 1978: Hitachi introdujo el proceso CMOS de pozo gemelo.
• 1980: Fujio Masuoka inventó la memoria flash en Toshiba.
• 1984: Hitachi introdujo la memoria de capacitor de trinchera y Fujitsu introdujo la memoria de capacitor apilado.
• 1984: Se presentó la memoria NOR flash.
• 1987: Se presentó la memoria NAND flash.
• 1996: NEC introdujo la memoria flash de celda multinivel.
• 2007: Toshiba anunció la 3D V-NAND.
• 2013: Samsung Electronics fabricó comercialmente la 3D V-NAND.

• Tiene muchas implementaciones diferentes.
• Su elemento de almacenamiento es generalmente un cerrojo que consiste en un bucle de puerta NAND o un bucle de puerta NOR.
• Tiene puertas adicionales utilizadas para implementar el reloj.
• Su valor siempre está disponible para leerse como salida.
• El valor permanece almacenado hasta que se cambia a través del proceso de establecimiento o reinicio.
• Los biestables generalmente se implementan utilizando transistores MOSFET.

• Basada en transistores MOSFET de puerta flotante.
• Utilizada para la mayoría de las tecnologías de memoria no volátil (NVM), incluyendo EPROM, EEPROM y memoria flash.

Según R. Bez y A. Pirovano: “Una celda de memoria de puerta flotante es básicamente un transistor MOS con una puerta completamente rodeada por dieléctricos (Fig. 1.2), la puerta flotante (FG), y eléctricamente gobernada por una puerta de control capacitivamente acoplada (CG). Al estar eléctricamente aislada, la FG actúa como el electrodo de almacenamiento para el dispositivo de la celda. La carga inyectada en la FG se mantiene allí, permitiendo la modulación del ‘voltaje umbral aparente’ (es decir, VT visto desde la CG) del transistor de la celda.”

• Se hacen agujeros (trincheras) en un sustrato de silicio.
• Las paredes laterales de estas trincheras se utilizan como celda de memoria.

• Son la forma más temprana de memoria tridimensional (3D).
• Las celdas de memoria se apilan verticalmente en una estructura de celdas tridimensional.

Ambas tecnologías debutaron en 1984, cuando Hitachi introdujo la memoria de capacitor de trinchera y Fujitsu introdujo la memoria de capacitor apilado.