Speicherbaustein

Ein Speicherchip ist ein Halbleitergehäuse mit Tausenden oder Millionen von Transistoren, die zur Speicherung und zum Abrufen von Binärdaten angeordnet sind. Im Gegensatz zu einem Prozessor, der Berechnungen durchführt, ist ein Speicherchip ein passives Speichergerät: Es hält Informationen an bestimmten Adressen bereit und gibt diese auf Anfrage zurück. Die Daten bleiben in RAM nur so lange erhalten, wie Strom vorhanden ist; bei ROM-, PROM-, EPROM- und EEPROM-Varianten überstehen sie den Stromausfallauf.

RAM-Chips (Random-Access-Memory) bilden den Arbeitsspeicher eines Computers. Daten können mit hoher Geschwindigkeit unter jeder Adresse geschrieben werden, was RAM ideal für die aktive Programmausführung und temporäre Variablen macht. Ein typischer RAM-Chip aus den 1990er Jahren könnte 4 oder 8 Megabyte speichern; moderne Module haben Gigabyte-Kapazität. ROM-Chips (Read-Only-Memory) speichern Firmware oder Boot-Code, der nach der Herstellung nicht verändert werden kann. PROM-Chips ermöglichen einen einzigen Schreibzyklus nach der Herstellung. EPROM-Chips (Erasable Programmable ROM) können durch UV-Licht gelöscht und neu programmiert werden; EEPROM-Chips (Electrically Erasable Programmable ROM) können elektrisch gelöscht und neu beschrieben werden, ohne den Chip aus seinem Sockel zu entfernen.

Bauform und Integration

Frühe Speicherchips waren DIP-Komponenten (Dual In-Line Package) mit Anschlüssen, die in Leiterplatten gelötet wurden. Mit zunehmender Integrationsdichte übernahmen Hersteller oberflächenmontierte Gehäuse: TSOP, BGA und andere, die weniger Platzbedarf haben und die Leiterbahnlänge verkürzen. Ein einzelnes DIMM (Dual In-Line Memory Module) oder SODIMM (Small Outline DIMM) wird in einen Sockel gesteckt und trägt mehrere Chips, Kondensatoren und Widerstände. Das Modul selbst wird vom Benutzer eingebaut; einzelne Chips verlassen die Fabrik selten als Kundenersatzteil.

Speicherchips fallen durch Ladungsverlust aus (besonders bei hoher Temperatur), Herstellungsfehler und elektrostatische Beschädigungen. Defekte Speicherzellen führen zu Bitfehlern, entweder permanent (Hard-Fehler) oder vorübergehend (Single-Event-Upset durch kosmische Strahlung). Systeme erkennen Fehler mit Paritätsbits oder Error-Correcting-Code (ECC); kritische Anwendungen nutzen Redundanz.

Der Begriff "Speicherchip" umfasst eine große Familie, weil alle diese Varianten das gleiche Designprinzip teilen: ein Feld von adressierbaren Zellen, die Bits speichern und zurückgeben. Der spezifische Typ ist für die Anwendung entscheidend. Ein Laptop braucht schnellen, hochintegrierten RAM; ein Mikrocontroller in einer Fahrstuhlsteuerung braucht zuverlässiges ROM für die Sicherheitslogik und ein kleines EEPROM für Konfigurationsdaten, die nach dem Stromausfallauf erhalten bleiben.