DRAM和SRAM


首先,我們了解一下RAM是什么RAM,全稱Random Access Memory,即隨機存取存儲器,是與中央處理器CPU直接交換數據的內部存儲器。它可以隨時讀寫,而且速度很快,通常作為操作系統或其他正在運行中的程序的臨時數據存儲媒介。然而有一特點,當電力供應停止斷電后,儲存的數據會消失,被稱為易失性存儲器(volatile memory),這與只讀存儲器ROMRead-Only Memory)或閃存是不同的。RAM在計算機和數字系統中,主要用來暫時存儲程序、數據和中間結果,優點是讀/寫方便、使用靈活,特別適用于經??焖俑鼡Q數據的場合。根據存儲單元的工作原理不同,隨機存儲器 RAM分為DRAM(動態RAM)SRAM(靜態RAM)

一、什么是DRAM

Dynamic Random Access Memory,即動態隨機存取存儲器,每個DRAM單元是由一個晶體管T一個電容器C所構成 (如圖一),可用來存儲一個bit。而此結構使DRAM相較于SRAM,每單位容量使用較少的晶體管而且占用面積小,因此DRAM具有較高的集成密度存儲容量,進而生產成本也較SRAM相對低。由于DRAM的數據實際上是存在電容里,電容器充滿電后代表1(二進制),未充電的代表0。通過電檢查電容儲存電荷電位,來判斷該bit數據是1還是0。而現實中,電容器存在不可避免的漏電現象,電容放久了,內部的電荷就會越來越少,而使數據漸漸隨時間流失。因此DRAM每個單元必須周期性地對電容進行刷新充電,如果存儲單元沒有被刷新(Refresh),存儲的信息就會丟失。由于這種需要定時刷新的特性,因此被稱為“動態”存儲器,且因需要定時刷新,所以當系統為空閑狀態時,DRAM靜態功耗相對SRAM高。



二、什么是SRAM

       Static Random-Access Memory,即靜態隨機存取存儲器,是隨機存取存儲器的一種。所謂的“靜態”,是指這種存儲器只要保持通電,里面儲存的數據就可以恒常保持,不須周期性地刷新。每個SRAM基本單元是由六個晶體管電路所構成 (如圖二)。每一bit儲存在由4個晶體管(T1, T2, T3, T4)所構成兩個交叉耦合的反相器中,另外兩個晶體管(T5, T6)是用于儲存基本單元到讀寫位線(Bit Line)的控制開關。SRAM功耗取決于它的訪問頻率,當訪問頻率增加時,其功耗相對增加,如果用高頻率訪問SRAM,其功耗比得上DRAM。反之,系統空閑狀態時,SRAM功耗可以忽略不計。






應用上DRAM一般用作計算機中的主存儲器,即存儲器條。SRAM速度非???,是目前讀寫最快的存儲設備,但是它生產成本較高,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如計算機中的一級、二級和三級高速緩沖存儲器,即CPU或GPU內部的Cache。其應用和對照表如下



簡單來說,  SRAM是一種比DRAM更快,耗電少的存儲芯片。DRAM是一種可以容納比SRAM更多數據的存儲芯片,但它靜態功耗大。在計算機應用中,Cache追求的是速度,所以選擇SRAM。而主內存則追求容量,且速度要夠快,所以選擇能夠在相同空間中存放更多內容且速度相對夠快,同時造價相對低廉的DRAM。當然除了DRAM和SRAM外,市場上存儲器種類相當多,且隨著技術演進和應用不同,其不同種類可細分成許多不同的版本,可能取代它們的顛覆性存儲器技術也正在被開發,這種情況還沒有大規模發生,但市場上已有它們的蹤跡,且有一些公司已經開始并持續將資源投入研發生產,相信不久的將來,它的能見度會越來越高且成為大家所熟悉的產品。

文/蔡明憲



2020年06月05日

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