这颗DRAM，开创了一个时代

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Mostek 的 16K MK4116 及其 64K 后继产品 MK4164 成为 20 世纪 70 年代末和 80 年代初微型计算机的 DRAM，并制定了该行业多年来遵循的惯例。

20世纪70年代后半期，系统内存发展日新月异。虽然英特尔的1103已经证明DRAM可以取代磁芯存储器，但要将1Kbit内存扩展到适用于微型计算机的规模，既需要更优化的单元设计，也需要更易于使用的接口。Mostek公司推出的MK4116正是满足了这一需求。这款16Kbit DRAM将高密度单晶体管单元与该公司如今已成为传奇的地址复用方案相结合。

几年后，MK4164 将容量扩展到 64Kbit，并解决了早期 DRAM 存在的多电压问题。它们共同成为第一代消费级微型电脑和早期个人电脑的实际标准 RAM 架构。

16K DRAM 成为人人都用的 16K DRAM

1977年，Mostek推出MK4116时，动态存储器市场仍在摸索前进。设计人员此前花费数年时间才解决了1103的时序裕量和外部刷新逻辑问题。MK4116通过提供简洁的RAS/CAS协议，并将16Kbit的容量封装在一个标准的16引脚DIP封装中，同时解决了两个主要难题。它利用七个共享引脚复用行地址和列地址，实现了这一目标。

在晶体管层面，MK4116 采用单晶体管动态单元，带有预充电位线和中央读出放大器组。其内部结构为 128×128 矩阵，逐行刷新。页面模式（在逐列刷新的同时保持当前行处于活动状态）在微处理器速度仍然较慢、DRAM 周期至关重要的时代，为系统带来了显著的吞吐量提升。

但这种简洁性也带来了一个电源方面的缺陷。与同年代出现的英特尔 2708 EPROM 一样，MK4116 需要 +12V、+5V 和 -5V 的三路供电。在业余爱好者使用的微控制器中，这些电源通常来自老化的线性稳压器或 DC-DC 反相器，而缺少一个 -5V 电源就足以损坏整个 DRAM 存储体。

尽管如此，它的出货量仍然惊人。Apple II 主板上塞满了 Mostek 4116；Sinclair 早期的 Spectrum 电脑在低 16K 位部分使用了它们；Commodore 和 Tandy 的电脑也采用了它们；Williams 和 Atari 的街机硬件则依赖它们来处理帧缓冲区和游戏逻辑。实际上，“16K DRAM”实际上就是“4116 兼容 DRAM”。

Mostek 的 NMOS 工艺也功不可没。尽管内部是动态的，但待机功耗足够低，适用于小型系统。此外，该公司采用的双层多晶硅工艺制造的存储单元具有足够的裕量，使得其他供应商能够轻松复制。MK4116 不仅是一款产品，更成为了一种架构，其他公司逐引脚地进行了复制。

从三轨到单轨：MK4164时代

行业的下一步发展方向显而易见。家用微型计算机的容量正在突破16Kbit大关，IBM正在筹备个人电脑（PC），系统设计人员希望摆脱早期存储器带来的多电压限制。Mostek的答案是MK4164，这是一款64Kbit的DRAM，采用单+5V电源供电，内置衬底偏置发生器，并且时序与现有控制器中已有的页面模式约定兼容。

MK4164 将地址总线扩展至八条复用线路，内部将阵列映射为 128 行 256 列。读出放大器组的宽度增加了一倍，但保留了设计人员熟悉的动态操作和 RAS 驱动的刷新模式。与从 2708 过渡到更简单的单电源 EPROM 类似，省去额外的电源轨不仅简化了电源需求，还降低了电路板的成本并提高了可靠性。

速度等级约为 120 至 150 纳秒，足以满足采用该芯片的 4.77 MHz PC 和 8 位微控制器的需求。虽然早期的 4116 芯片让系统设计人员对电源时序问题忧心忡忡，但 MK4164 最终展现出了业界期待已久的简洁易用的逻辑电平 DRAM 的特性。

对Mostek来说不幸的是，从16Kbit到64Kbit的过渡时期，也正是日本内存制造商迅速崛起的时期。Mostek率先采用了多路复用技术，使16针DRAM成为可能，但其64Kbit产品线的扩张却遭遇挫折，随之而来的价格战更是雪上加霜，使其利润大幅缩水。尽管MK4164仍然畅销，广泛应用于无数PC 5150主板，并成为常见的替换部件，但当256Kbit时代到来时，Mostek的时代已经过去。

一段跨越世代的DRAM传奇

从今天的角度来看，MK4116 和 MK4164 与1103、µA741 运算放大器、2708 EPROM以及RCA 的 CD4000 逻辑系列一样，都处于同一历史发展轨迹。它们各自高效地解决了实际的设计难题，成为一代工程师的首选。

他们真正的成就并非仅仅在于高密度、低成本或巧妙的多路复用技术，而在于标准化。他们教会了硬件团队DRAM应该是什么样子、应该如何工作，以及内存控制器应该如何与之通信。Mostek制定的这些规范至今仍然影响着现代SDRAM和DDR器件的底层逻辑。

它们驱动了一个时代——教室里的微型计算机、街机厅里的电路板、工作台上的套件，以及将计算机带入主流的早期个人电脑。很少有芯片能达到如此普及的程度。而每个封装仅包含一个比特的芯片更是凤毛麟角。

参考链接

https://www.allaboutcircuits.com/news/mostek-mk4116-mk4164-the-dram-pair-that-standardized-the-8-bit-era/

（来源：编译自allaboutcircuits）

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