這顆DRAM，開創了一個時代

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Mostek 的 16K MK4116 及其 64K 后繼產品 MK4164 成為 20 世紀 70 年代末和 80 年代初微型計算機的 DRAM，并制定了該行業多年來遵循的慣例。

20世紀70年代后半期，系統內存發展日新月異。雖然英特爾的1103已經證明DRAM可以取代磁芯存儲器，但要將1Kbit內存擴展到適用于微型計算機的規模，既需要更優化的單元設計，也需要更易于使用的接口。Mostek公司推出的MK4116正是滿足了這一需求。這款16Kbit DRAM將高密度單晶體管單元與該公司如今已成為傳奇的地址復用方案相結合。

幾年后，MK4164 將容量擴展到 64Kbit，并解決了早期 DRAM 存在的多電壓問題。它們共同成為第一代消費級微型電腦和早期個人電腦的實際標準 RAM 架構。

16K DRAM 成為人人都用的 16K DRAM

1977年，Mostek推出MK4116時，動態存儲器市場仍在摸索前進。設計人員此前花費數年時間才解決了1103的時序裕量和外部刷新邏輯問題。MK4116通過提供簡潔的RAS/CAS協議，并將16Kbit的容量封裝在一個標準的16引腳DIP封裝中，同時解決了兩個主要難題。它利用七個共享引腳復用行地址和列地址，實現了這一目標。

在晶體管層面，MK4116 采用單晶體管動態單元，帶有預充電位線和中央讀出放大器組。其內部結構為 128×128 矩陣，逐行刷新。頁面模式（在逐列刷新的同時保持當前行處于活動狀態）在微處理器速度仍然較慢、DRAM 周期至關重要的時代，為系統帶來了顯著的吞吐量提升。

但這種簡潔性也帶來了一個電源方面的缺陷。與同年代出現的英特爾 2708 EPROM 一樣，MK4116 需要 +12V、+5V 和 -5V 的三路供電。在業余愛好者使用的微控制器中，這些電源通常來自老化的線性穩壓器或 DC-DC 反相器，而缺少一個 -5V 電源就足以損壞整個 DRAM 存儲體。

盡管如此，它的出貨量仍然驚人。Apple II 主板上塞滿了 Mostek 4116；Sinclair 早期的 Spectrum 電腦在低 16K 位部分使用了它們；Commodore 和 Tandy 的電腦也采用了它們；Williams 和 Atari 的街機硬件則依賴它們來處理幀緩沖區和游戲邏輯。實際上，“16K DRAM”實際上就是“4116 兼容 DRAM”。

Mostek 的 NMOS 工藝也功不可沒。盡管內部是動態的，但待機功耗足夠低，適用于小型系統。此外，該公司采用的雙層多晶硅工藝制造的存儲單元具有足夠的裕量，使得其他供應商能夠輕松復制。MK4116 不僅是一款產品，更成為了一種架構，其他公司逐引腳地進行了復制。

從三軌到單軌：MK4164時代

行業的下一步發展方向顯而易見。家用微型計算機的容量正在突破16Kbit大關，IBM正在籌備個人電腦（PC），系統設計人員希望擺脫早期存儲器帶來的多電壓限制。Mostek的答案是MK4164，這是一款64Kbit的DRAM，采用單+5V電源供電，內置襯底偏置發生器，并且時序與現有控制器中已有的頁面模式約定兼容。

MK4164 將地址總線擴展至八條復用線路，內部將陣列映射為 128 行 256 列。讀出放大器組的寬度增加了一倍，但保留了設計人員熟悉的動態操作和 RAS 驅動的刷新模式。與從 2708 過渡到更簡單的單電源 EPROM 類似，省去額外的電源軌不僅簡化了電源需求，還降低了電路板的成本并提高了可靠性。

速度等級約為 120 至 150 納秒，足以滿足采用該芯片的 4.77 MHz PC 和 8 位微控制器的需求。雖然早期的 4116 芯片讓系統設計人員對電源時序問題憂心忡忡，但 MK4164 最終展現出了業界期待已久的簡潔易用的邏輯電平 DRAM 的特性。

對Mostek來說不幸的是，從16Kbit到64Kbit的過渡時期，也正是日本內存制造商迅速崛起的時期。Mostek率先采用了多路復用技術，使16針DRAM成為可能，但其64Kbit產品線的擴張卻遭遇挫折，隨之而來的價格戰更是雪上加霜，使其利潤大幅縮水。盡管MK4164仍然暢銷，廣泛應用于無數PC 5150主板，并成為常見的替換部件，但當256Kbit時代到來時，Mostek的時代已經過去。

一段跨越世代的DRAM傳奇

從今天的角度來看，MK4116 和 MK4164 與1103、μA741 運算放大器、2708 EPROM以及RCA 的 CD4000 邏輯系列一樣，都處于同一歷史發展軌跡。它們各自高效地解決了實際的設計難題，成為一代工程師的首選。

他們真正的成就并非僅僅在于高密度、低成本或巧妙的多路復用技術，而在于標準化。他們教會了硬件團隊DRAM應該是什么樣子、應該如何工作，以及內存控制器應該如何與之通信。Mostek制定的這些規范至今仍然影響著現代SDRAM和DDR器件的底層邏輯。

它們驅動了一個時代——教室里的微型計算機、街機廳里的電路板、工作臺上的套件，以及將計算機帶入主流的早期個人電腦。很少有芯片能達到如此普及的程度。而每個封裝僅包含一個比特的芯片更是鳳毛麟角。

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

（來源：編譯自allaboutcircuits）

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