
Retroscena
Quanto sono importanti i tempi della memoria?
di Kevin Hofer

La RAM è costosa e il mercato è saldamente nelle mani di tre grandi gruppi. Uno youtuber ne trae le sue conclusioni, costruendo la propria memoria di lavoro – nella sua casetta da giardino.
Tre aziende dominano il mercato globale delle memorie di lavoro: Micron, Samsung e SK Hynix. Da quando il boom dell'intelligenza artificiale ha fatto esplodere la domanda, i prezzi sono in forte aumento. Tuttavia, i nuovi impianti di produzione non nascono dall'oggi al domani. Con questa analisi, lo youtuber «Dr. Semiconductor» dà il via al suo ultimo video. La sua soluzione: produrre la RAM da solo. Per farlo, trasforma la sua casetta da giardino in una camera bianca e inizia a costruire memorie di lavoro partendo da zero.
Prima di iniziare, Dr. Semiconductor spiega le nozioni di base. Un chip DRAM è costituito da una griglia di minuscole celle. In ogni punto di intersezione si trovano un transistor e un condensatore. Il transistor commuta, il condensatore immagazzina carica. Se è carico, il valore è «1»; se è scarico, il valore è «0». Poiché il condensatore si scarica da solo, deve essere ricaricato regolarmente – da qui il nome «dynamic RAM».
Dr. Semiconductor progetta una matrice 5×4 di tali celle con transistor di dimensioni appena inferiori al micrometro. Per un progetto fai da te è un obiettivo estremamente ambizioso.
Il processo di produzione ricorda la preparazione di un panino a più strati. Il materiale di partenza è un wafer di silicio, che viene tagliato con una fresa diamantata e poi pulito. Successivamente, Dr. Semiconductor riscalda i chip a 1100 gradi centigradi – temperature simili a quelle della lava fusa. In questo modo si forma uno strato protettivo di vetro.

Segue poi la litografia: utilizzando una vernice fotosensibile e luce UV, espone sulla superficie dei motivi dell'ordine dei micrometri, in modo simile alla stampa fotografica analogica. Successivamente, introduce del fosforo in determinate aree per definire gli ingressi e le uscite elettriche dei transistor. Invece della costosa impiantazione ionica, utilizza una soluzione a base di fosforo messa a punto da lui – un'alternativa pragmatica per il capanno.
Dopo ulteriori fasi di ossidazione a 950 gradi e l'incisione delle aperture di contatto, applica l'alluminio, che viene spruzzato attraverso uno stencil, proprio come la vernice. Laddove viene rimossa la resina fotosensibile, rimane il tracciato desiderato.
Dr. Semiconductor esamina il chip finito al microscopio utilizzando punte di misurazione sottilissime. I risultati sono sorprendenti. Il transistor funziona con precisione, il condensatore raggiunge una capacità di 12,3 picofarad – quasi esattamente il valore teorico ideale. In una cella DRAM, il condensatore si carica a tre volt in poche centinaia di nanosecondi.
Ma ci sono dei punti deboli: la carica dura solo due millisecondi, mentre la RAM commerciale arriva a oltre 64 millisecondi. Il chip deve quindi essere aggiornato molto più spesso. Inoltre, a tensioni più elevate il transistor presenta un effetto punch-through, il che ne limita il funzionamento a intervalli di tensione più bassi.
Il risultato è assurdo e affascinante allo stesso tempo: secondo quanto da lui stesso dichiarato, è la prima volta che qualcuno costruisce una RAM funzionante a casa propria. Per ottenere un modulo di memoria completo mancano tuttavia un ampio array di celle e l'elettronica di controllo adeguata.
Dr. Semiconductor sta già pianificando la fase successiva: intende collegare le celle in un array più grande e collegarlo a un PC. Per questo video dovrai aspettare ancora un po'. Nel frattempo, puoi dare un'occhiata a come ha costruito la sua camera bianca:
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