Robert Dennard: Cha đẻ chip nhớ DRAM từ trần ở tuổi 91

Theo cô con gái Holly Dennard, ông Robert Dennard đã từ trần vào ngày 23/4 vừa qua tại bệnh viện ở Sleepy Hollow, New York, Mỹ vì bị nhiễm trùng, hưởng thọ 91 tuổi. Thành tựu đáng kể nhất của ông Dennard có lẽ chính là thứ mà mọi thiết bị công nghệ có sức mạnh điện toán anh em đang sở hữu, hay đang dùng để đọc chính bài viết này, là chip nhớ DRAM.

Thành tựu lớn nhất sự nghiệp của ông Dennard bắt đầu có lẽ từ thập niên 1960 tại tập đoàn IBM. Khi ấy, thiết bị ghi và lưu trữ dữ liệu máy tính vừa đắt đỏ, vừa cồng kềnh, vừa chậm, đôi khi kích thước bằng nguyên nửa căn phòng lắp đặt hệ thống mainframe. Ông Dennard trước đó học và nghiên cứu ngành khoa học mới nổi thời kỳ ấy, vi điện tử, sử dụng transistor nền silicon để lưu trữ và xử lý những bit dữ liệu dạng điện tử.

Lưu trữ dữ liệu dưới dạng tín hiệu điện

Năm 1966, ông Dennard tìm ra cách để ghi và lưu trữ 1 bit dữ liệu số vào một transistor. Công nghệ này được đặt tên là dynamic random access memory, bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên động, DRAM. Với công nghệ này cho phép lưu trữ dữ liệu điện tử dưới dạng tín hiệu điện, ngắt điện là sẽ không còn thông tin. Những phát kiến hơn nửa thế kỷ trước của ông Dennard đã mở ra cả một giải pháp hoàn toàn mới để những thiết bị lưu trữ DRAM ngày hôm nay có dung lượng lên tới terabyte, chi phí thì càng lúc càng rẻ, vẫn dựa trên những die chip silicon nhỏ xíu.

Nhờ công nghệ DRAM nghiên cứu giữa thập niên 1960 của ông Dennard, máy tính điện toán từ chỗ là những hệ thống, những cái tủ to bằng cả căn phòng trở thành những con chip vi xử lý đặt gọn trong lòng bàn tay. Dữ liệu dưới dạng những con số 0 và 1 chạy qua những chip DRAM vào chip vi xử lý cho phép cả hệ thống biến những con số mà chỉ máy móc mới hiểu trở thành văn bản, âm thanh và hình ảnh cho con người tương tác.

Không chỉ riêng những chiếc máy dành cho người tiêu dùng, mà tất cả mọi dịch vụ trực tuyến vận hành trên những data center khổng lồ, anh em dùng hàng ngày, từ YouTube đến Netflix, từ Spotify đến ChatGPT đều phụ thuộc hoàn toàn vào công nghệ DRAM.

Mô tả tác động của công nghệ được ông Dennard phát triển hơn nửa thế kỷ trước, nhà khoa học máy tính, thành viên hội đồng quản trị tập đoàn Alphabet, công ty mẹ của Google nói: “DRAM đã giúp máy tính điện toán hiện đại trở thành hiện thực.”

Dennard scaling: Roadmap phát triển bản dẫn bên cạnh định luật Moore

Ông Dennard cũng đã thiết lập một ý tưởng về sau được ứng dụng dưới dạng một roadmap phát triển công nghệ bán dẫn nói riêng và vi điện tử nói chung của con người. Ý tưởng lý thuyết này được đưa ra trong nghiên cứu khoa học công bố năm 1972, và một nghiên cứu nữa vào năm 1974, mô tả quy luật vật lý cho phép transistor thu nhỏ kích thước, hiệu năng xử lý dữ liệu mạnh hơn và chi phí giảm đi, ngay cả khi năng lượng mà mỗi transistor tiêu thụ gần như không hề thay đổi.



Lý thuyết này được gọi là Dennard scaling, là lý thuyết bổ sung cho định luật Moore của nhà đồng sáng lập tập đoàn Intel, Gordon E. Moore. Dự đoán của ngài Moore đưa ra năm 1965, là mật độ transistor trên một con chip bán dẫn sẽ tăng gấp đôi sau hai năm, tương tự như vậy là tốc độ xung nhịp chip xử lý và sức mạnh điện toán.



Nếu như định luật Moore đề cập tới mật độ transistor silicon trên một con chip bán dẫn, thì lý thuyết Dennard scaling tập trung vào dự đoán điện năng tiêu thụ. Rồi tới năm 2005, lý thuyết Dennard bắt đầu trở nên lỗi thời, khi transistor trở nên quá tí hon, dẫn tới tình trạng rò electron trong quá trình xử lý thông tin, dẫn tới việc chip bị nóng lên, phải tiêu thụ nhiều điện năng hơn.

Đương nhiên, cách tiếp cận vấn đề theo hướng vật lý học để giải quyết những thử thách trong ngành thiết kế chip bán dẫn cũng đã có những tác động vô cùng to lớn và quan trọng đối với cả ngành trong vòng gần 60 năm qua. Tiến sĩ Lisa Su, CEO AMD: “Ai học ngành bán dẫn cũng phải học những lý thuyết mà ông Dennard phát triển, thì ngành của chúng ta mới có ngày hôm nay.”

Sự nghiệp của ông Robert Dennard

Robert Heath Dennard sinh ngày 5/9/1932 ở Terrell, Texas, và ông là con út trong gia đình. Người cha, Buford Dennard là một nông dân chăn nuôi bò sữa, còn mẹ ông, Loma, thì làm nội trợ và làm việc trong căng tin trường học. Khi Robert còn nhỏ, gia đình chuyển sang miền đông bang Texas sinh sống, và ông bắt đầu đi học ở Carthage. Sau đó gia đình Dennard di chuyển tới Irving, khi ấy vẫn còn là một thị trấn nhỏ, nơi cha của ông được nhận vào một nhà máy sản xuất phân bón.

Điều kỳ lạ của lịch sử, là thay vì những chuyên ngành kỹ thuật, Robert Dennard lớn lên với sự tò mò và yêu thích nghệ thuật, với những câu chuyện ngắn của H. G. Wells và thơ của Ogden Nash, được cô chị cả để lại ở nhà khi ra trận làm y tá trong Thế chiến thứ II.

Năm 2009, kể lại cuộc đời mình ở Bảo tàng Lịch sử Máy tính, ông Dennard nhớ lại thời nghe đi nghe lại album của Sigmund Romberg: “Chị tôi đã để lại rất nhiều thứ tuyệt vời, để chuẩn bị cho tôi những hành trang cần thiết cho sự nghiệp trí thức sau này.”

Ở trường trung học, ông học ổn, nhất là toán học và ngôn ngữ Anh, rồi lên kế hoạch đi học trường đại học gần đó. Nhưng tình yêu âm nhạc đã tạo ra một con đường khác, khi ông chơi cây đàn tuba ở dàn nhạc trường trung học. Giám đốc dàn nhạc của trường đại học Southern Methodist University tới thăm, và đề nghị trao học bổng cho Dennard. Ông nhớ lại: “Đó là cơ hội của tôi.”

Nhưng rồi từ cơ hội đến từ tình yêu nghệ thuật, ông Dennard lại dùng học bổng để lấy tấm bằng cử nhân và sau đó là bằng thạc sỹ chuyên ngành kỹ thuật điện. Sau đó ông đi học tiến sỹ ở Carnegie Institute of Technology, giờ là đại học Carnegie Mellon.

Năm 1958, ông Dennard được IBM nhận vào làm việc. Ông làm việc ở đây tới tận lúc nghỉ hưu năm 2014. Trong suốt sự nghiệp ấy, ông tạo ra cho mình 75 bằng sáng chế, được nhận không ít những giải thưởng ghi nhận thành tựu nghiên cứu cá nhân, từ huân chương tổng thống Mỹ do ông Ronald Reagan trao cho ông năm 1988, cho tới giải thưởng Kyoto về công nghệ phức tạp của tổ chức Inamori năm 2019.

Năm 2009, khi được hỏi về lời khuyên ông muốn dành tặng cho giới trẻ, đặc biệt là những người quan tâm tới khoa học công nghệ, ông Leonard chỉ ra chính điểm xuất phát đầy khiêm nhường của chính bản thân mình, và khẳng định “ai cũng có thể tham gia ngành khoa học công nghệ.” Ông nói thêm: “Luôn có cơ hội. Những đột phá trong khoa học công nghệ không tự dưng xuất hiện, mà cần những con người trong số chúng ta tạo ra những đột phá ấy.”

Theo NYT