YouTube-Creator stellt RAM selbst her und zeigt: Die Aufgabe ist überwältigend komplex

Selbst der „schmutzigste" zertifizierte Reinraum, eine Klasse 100.000, ist dennoch deutlich sauberer als die meisten Haushalte, die zwischen 500.000 und 1 Million Partikel pro Kubikfuß aufweisen. Die meisten Gartenhäuser der Bevölkerung enthalten wahrscheinlich noch mehr Partikel.

Das Labor musste dieser Reinheit entsprechen, da die funktionellen Strukturen auf einem RAM-Chip mikroskopisch klein sind. Ein Staubkorn, das auf Ihrem Schreibtisch unsichtbar wäre, würde in einer solchen Umgebung katastrophale haben.

Kommerzielle Halbleiterhersteller investieren Milliarden in Fertigungsstätten (fabs), da die Herstellung funktionierender Chips äzisen Kontrolle, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Vibration abhängt. Dr. Semiconductors selbstgebaute Version war weder ein vollständiger RAM-Riegel noch überhaupt einem kommerziellen Speicherchip nahe.

Technischer Hintergrund

Er entwarf ein 5-zeiliges, 4-spaltiges Array: lediglich 20 RAM-Zellen, jede aus einem Transistor-Kondensator-Paar bestehend. Das ist winzig im Vergleich zu modernen Speichergeräten, die Milliarden können, doch es stellt für ein Labor in einer Scheune eine außerordentliche Leistung dar. Wie man einen RAM-Chip herstellt. Dr. Semiconductor/YouTube. Dr.

Semiconductor entwickelte den DRAM-Speicher, die häufigste RAM-Art in heutigen Geräten. DRAM ermöglicht es Betriebssystemen und Anwendungen, Daten schnell vorübergehend zu speichern und abzurufen, wodurch er einen Schlüsselfaktor für Systemleistung und Reaktionsfähigkeit darstellt.

Er speichert Daten auf einer täuschend einfachen Weise: Jede Bit-Information befindet sich in einer winzigen Speicherzelle, die aus einem Transistor und einem Kondensator besteht.

Technischer Hintergrund

Der Kondensator hält elektrische Ladung, die eine 1 oder eine 0 repräsentiert, während der Transistor wie ein Tor fungiert, das den Zugriff zum Lesen oder Schreiben der Zelle ermöglicht. Das Problem ist jedoch, dass Kondensatoren auslaufen.

Wenn sie unbeaufsichtigt bleiben, verfliegt die Ladung, sodass der DRAM-Speicher ständig wiederholt aufgefrischt werden muss, bevor die gespeicherten Informationen zerfallen. Der Prozess begann mit Siliziumwafer-Stcken, die mit einem Diamantschreiber zugeschnitten wurden.

Die Chips wurden mit Lsungsmitteln gereinigt, um organische Rckstnde und Oberflchenkontaminationen zu entfernen. Anschlieend setzte die Arbeit den Rhythmus der Halbleiterfertigung: Schichten aufwachsen oder aufbringen, strukturieren, tzen, das Silizium modifizieren, Material entfernen und wiederholen.

Technik und Auswirkungen

Zur Bildung der aktiven Transistorbereiche verwendete der YouTuber Phosphor-Dotierung: er trug dotiertes Spin-on-Glas auf und erhitzte die Chips bei hohen Temperaturen, damit die Dotieratome in das Silizium diffundieren konnten. Anschlieend setzte er die Fotolithografie ein, um die winzigen Strukturen fr die DRAM-Zellen zu definieren.

Dabei wird der Chip mit Photoresist beschichtet, einem lichtempfindlichen Material, das wie eine temporre Schablone wirkt. Nach Belichtung und Entwicklung werden bestimmte Bereiche geschtzt, whrend andere freigelegt bleiben, um dem tzen oder der Dotierung zugnglich zu sein.

Anschließend wurde Aluminium mittels eines Sputterverfahrens als Kontaktschicht und für Kondensatorplatten aufgebracht. Beim Sputtern handelt es sich um eine vakuumbasierte Technik, bei der Atome aus einem Metallziel auf die Chipoberfläche geschleudert werden. Abschließend wurde der verbleibende Fotolack entfernt, um die fertigen Strukturen freizulegen.

Zur Prüfung des fertigen Produkts Dr.

Zur Prüfung des fertigen Produkts Dr. Semiconductor/YouTube Um das Array zu testen, konnte Dr. Semiconductor es nicht einfach in ein Motherboard einstecken und prüfen, ob ein Computer es erkennt, wie dies bei Produkten führender RAM-Hersteller der Fall ist.

Stattdessen musste er die Halbleiterbauelemente wie in einem Labor üblich testen: einzeln, Struktur für Struktur, mit Instrumenten, die empfindlich genug sind, um Messwerte zu erfassen, die mit gewöhnlichen Leitungen und einem Multimeter nicht möglich wären.

Dafür wurden ein Halbleiter-Parameter-Analysator und Mikro-Manipulatoren mit extrem feinen Sondenspitzen eingesetzt. Die Sonden ermöglichten es, spezifische Kontaktflächen auf dem Chip zu berühren, Spannungen anzulegen und die Reaktion der selbstgebauten Transistoren und Kondensatoren zu messen. Kann der Transistor als Schalter fungieren?

Technischer Hintergrund

Kann der Kondensator Ladung speichern? Und hält die Zelle diese Ladung lange genug, um ausgelesen zu werden? Die Antwort lautet Ja – jedoch mit einem sehr großen Vorbehalt. Die selbstgebauten Zellen verhielten sich wie funktionierende DRAM-Zellen, was für einen in einer Scheune hergestellten Halbleiterprozess ein erstaunliches Ergebnis darstellt.

Sie konnten geschrieben, geladen und gemessen werden, verloren aber die Ladung deutlich schneller als kommerzielle Speicher. Die Zellen benötigten ein Auffrischen in etwa 2 Millisekunden, im Vergleich zum üblichen DRAM-Auffrischfenster 64 Millisekunden. Das bedeutet, dass sie mehr als 30-mal häufiger aufgefrischt werden müssten.

Folglich ist dieser selbstgebaute RAM im alltäglichen Sinne noch nicht einsatzbereit. Dennoch hat Dr. Semiconductor nun ein funktionierendes DRAM-Array und plant, ein deutlich größeres Array zu fertigen, das mit einem Computer verbunden werden kann. Entscheidend ist, dass dieser mutige YouTuber bewiesen hat, dass RAM auch zu Hause hergestellt werden kann.