时代芯存 半导体科普系列——dram和sram-凯发88

dram和sram


首先,我们了解一下ram是什么ram,全称random access memory,即随机存取存储器,是与中央处理器cpu直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写,而且速度很快,通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。然而有一特点,当电力供应停止断电后,储存的数据会消失,被称为易失性存储器(volatile memory),这与只读存储器romread-only memory)或闪存是不同的。ram在计算机和数字系统中,主要用来暂时存储程序、数据和中间结果,优点是读/写方便、使用灵活,特别适用于经常快速更换数据的场合。根据存储单元的工作原理不同,随机存储器 ram分为dram(动态ram)sram(静态ram)

一、什么是dram

dynamic random access memory,即动态随机存取存储器,每个dram单元是由一个晶体管t一个电容器c所构成 (如图一),可用来存储一个bit。而此结构使dram相较于sram每单位容量使用较少的晶体管而且占用面积小,因此dram具有较高的集成密度存储容量,进而生产成本也较sram相对低由于dram的数据实际上是存在电容里,电容器充满电后代表1(二进制),未充电的代表0。通过电检查电容储存电荷电位,来判断该bit数据是1还是0。而现实中,电容器存在不可避免的漏电现象,电容放久了,内部的电荷就会越来越少,而使数据渐渐随时间流失。因此dram每个单元必须周期性地对电容进行刷新充电,如果存储单元没有被刷新(refresh),存储的信息就会丢失。由于这种需要定时刷新的特性,因此被称为“动态”存储器,且因需要定时刷新,所以当系统为空闲状态时,dram静态功耗相对sram高。



二、什么是sram

       static random-access memory,即静态随机存取存储器,是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”,是指这种存储器只要保持通电,里面储存的数据就可以恒常保持,不须周期性地刷新。每个sram基本单元是由六个晶体管电路所构成 (如图二)。每一bit储存在由4个晶体管(t1, t2, t3, t4)所构成两个交叉耦合的反相器中,另外两个晶体管(t5, t6)是用于储存基本单元到读写位线(bit line)的控制开关。sram功耗取决于它的访问频率,当访问频率增加时其功耗相对增加,如果用高频率访问sram其功耗比得上dram。反之,系统空闲状态时,sram功耗可以忽略不计






应用上dram一般用作计算机中的主存储器,即存储器条。sram速度非常快,是目前读写最快的存储设备,但是它生产成本较高,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如计算机中的一级二级和三级高速缓冲存储器,即cpu或gpu内部的cache。其应用和对照表如下



简单来说,  sram是一种比dram更快,耗电少的存储芯片。dram是一种可以容纳比sram更多数据的存储芯片,但它静态功耗大。在计算机应用中cache追求的是速度,所以选择sram。而主内存则追求容量,且速度要够快,所以选择能够在相同空间中存放更多内容且速度相对够快,同时造价相对低廉的dram。当然除了dram和sram外,市场上存储器种类相当多且随着技术演进和应用不同其不同种类可细分成许多不同的版本,可能取代它们的颠覆性存储器技术也正在被开发,这种情况还没有大规模发生,但市场上已有它们的踪迹,且有一些公司已经开始并持续将资源投入研发生产相信不久的将来它的能见度会越来越高且成为大家所熟悉的产品。

文/蔡明宪



2020年06月05日

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