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简单认识静态随机存取存储器

Semi Connect 来源:Semi Connect 2023-11-16 09:14 次阅读

半导体存储器用于数据存储。按照电源在关断后数据是否依旧被保存的方式区分,存储器可分为非易失性存储器 (Non-volatile Memory,NVM)和易失性存储器 (volatile Memory,VM)两大类。例如,人们熟知的闪速存储器 ( FlashMemory,简称 Flash)就属于 NVM,静态随机存取存储器 (Static RandomAccessMemory, SRAM)和动态随机存取存储器 (DynamicRandom Access Memory,DRAM)则属于 VM。

第一颗 1Kbit 的 6T- SRAM 由 Intel 在1976年研发成功。1980年T. lizuka 等人成功研发了第一个真正基于 CMOS 的 16Kbit 容量的 SRAM。用于集成的 SRAM 单芯片容量通常为 32B~ 128KB。通常,电子产品系统(例如电子玩具、数码相机、各类手机、音响合成器等)中都嵌入了几千字节至几兆字节的 SRAM 独立芯片。信号处理电路(例如 DSP,对内存的访问没有限制)则往往使用双口 (Dual-Ported)的 SRAM。SRAM 芯片由存储单元阵列 (Core Cells Array)、行/列地址译码器(Decoder)、读出放大器(Sense Amplifier)和控制电路(Control Circuit) 等组成。SRAM 全部是根据晶体管的导通和截止原理来工作的,速度极快,可达到纳秒级。SRAM 的存储单元通常由2个pMOS 和4个nMOS组成(6T-SRAM),或者由 4个晶体管(4T-SRAM)加两个电阻组成。另外,还有8T-SRAN 和 1OT-SRAM,但面积很大,都不如 6T-SRAM 的应用范围广泛;而少于4T 的设计则用于DRAM. 例如 1T-DRAM、3T-DRAM。

在使用时是否需要刷新(Refresh)是区分SRAM 和 DRAM 的依据。SRAM不需要刷新,电路能保存以前存储的数据;但是 DRAM 如果不能每隔一段时间刷新充电一次,数据就会消失。和 DRAM 相比,SRAM 价格高,但速度快、功耗相对低(特别是在空闲状态),因此 SRAM 常被用于带宽要求高,或者功耗要求低,或者二者兼而需要的情况。SRAM 比DRAM 更容易控制,可以随机访问,读/写速度快,但是容量小,相同存储容量的 SRAM 的裸片面积比 DRAM 大很多,因而不适合用于存储密度要求高的场合。SRAM 常常用作 CPU 芯片的一级缓存(LI Cache)和二级缓存(12 Cache)单元。从Intel 的 80486 开始,CPU内部加入了高速缓存单元,其实质就是将 SARM 嵌入CPU 中,因此在 PentiumCPU 的芯片中就有了 LI Cache 和L2 Cache 的概念。正常LI Cache 是设计在CPU单元的内部,L2 Cache 建立在CPU 单元的外部,所以CPU 的,芯片面积相对较大。在当今流行的 ARM 应用处理器核中,也增加了 Cache 来解决应用处理器与主存(DRAM)之间的速度匹配问题。因为 DRAM 只需一个晶体管和一个电容器(1T1C)就可组成一个存储单元(RAM Cell),所以可以达到很高的密度和容量,常被用作计算机的内存。

Intel、三星和台积电都已经生产了 45nm、32nm/28nm、16nm/ 14rm 的6T-SRAM,目前竞相在 10nm 威廉希尔官方网站 节点采用 FinFET 工艺生产面积小、 性能优越的128Mbit SRAM 产品。随着新型高速动态音像展示威廉希尔官方网站 ,例如虚拟现实(Virtual Reality, VR)、增强现实 ( Augmented Reality,AR)和人工智能(Artifical Intelligence, AI) 相关威廉希尔官方网站 的不断发展,对 SRAM 的读/写速度要求越来越高,新型 SRAM 器件的研发也越来越得到重视。

审核编辑:汤梓红

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原文标题:静态随机存取存储器,靜態隨機存取記憶體,Static Random Access Memory (SRAM)

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