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Halbleiterspeicher

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Vorlage:Hinweisbaustein

Datei:RAM n.jpg
Verschiedene Halbleiterspeicher und -module

Ein Halbleiterspeicher (Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:lang“ ist nicht vorhanden.) ist ein auf Grundlage von Halbleitertechnik realisierter Datenspeicher.<ref>Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.</ref><ref>Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.</ref><ref>Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.</ref> Halbleiterspeicher werden mittels mikroelektronischer Verfahren als integrierte Schaltungen (ICs) gefertigt (umgangssprachlich auch Speicherchips genannt) oder sind als Teilfunktionalität in komplexeren ICs enthalten. Die digitalen Daten werden im Halbleiterspeicher in Form von binären Schaltzuständen gespeichert oder ausgelesen.

Speicherzellen-Technologie[Bearbeiten]

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]

Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Siehe auch“ ist nicht vorhanden.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.

Typen[Bearbeiten]

Die bekanntesten Speichertechnologien sind im Folgenden aufgeführt, markiert mit den Merkmalen:

Datei:Symbol support vote.svg in Produktion befindlich (Stand etwa 2020er Jahre)
Datei:Symbol oppose vote.svg Produktion eingestellt bzw. durch andere Speichertechnologie abgelöst
Datei:Symbol neutral vote.svg in Forschung und Entwicklung<ref>Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.</ref>
Das Symbol gilt implizit für die Gruppe, es sei denn, ein Artikel ist explizit markiert.

Flüchtige Halbleiterspeicher (Volatile-Speicher)[Bearbeiten]

Nichtflüchtige Halbleiterspeicher (Nonvolatile-Speicher, NVM)[Bearbeiten]

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Ein PLE entspricht einem MROM und umgekehrt

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<sup class="fussnoten-marke mw-cite-backlink" data-annotationpair-a="Skriptfehler: Ein solches Modul „URLutil“ ist nicht vorhanden.">Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplUtl“ ist nicht vorhanden. 
Mikrocontroller mit MROM werden immer noch (Stand Ende 2008) in großen Stückzahlen hergestellt.

Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplatePar“ ist nicht vorhanden.

Weitere Halbleiterspeichertypen[Bearbeiten]

In Produktion (Datei:Symbol support vote.svg):

In Forschung und Entwicklung (Datei:Symbol neutral vote.svg):

Abkürzungen und Bedeutung[Bearbeiten]

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-programmierbar
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

Markt[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Siehe auch“ ist nicht vorhanden.

  • Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.
  • Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.
  • Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.
  • Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

<references />

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