簡單認識靜態(tài)隨機存取存儲器

半導體存儲器用于數(shù)據(jù)存儲。按照電源在關斷后數(shù)據(jù)是否依舊被保存的方式區(qū)分，存儲器可分為非易失性存儲器 (Non-volatile Memory，NVM)和易失性存儲器 （volatile Memory，VM）兩大類。例如，人們熟知的閃速存儲器 ( FlashMemory，簡稱 Flash）就屬于 NVM，靜態(tài)隨機存取存儲器 (Static RandomAccessMemory， SRAM）和動態(tài)隨機存取存儲器 (DynamicRandom Access Memory,DRAM)則屬于 VM。

第一顆 1Kbit 的 6T- SRAM 由 Intel 在1976年研發(fā)成功。1980年T. lizuka 等人成功研發(fā)了第一個真正基于 CMOS 的 16Kbit 容量的 SRAM。用于集成的 SRAM 單芯片容量通常為 32B~ 128KB。通常，電子產(chǎn)品系統(tǒng)（例如電子玩具、數(shù)碼相機、各類手機、音響合成器等）中都嵌入了幾千字節(jié)至幾兆字節(jié)的 SRAM 獨立芯片。信號處理電路（例如 DSP，對內(nèi)存的訪問沒有限制）則往往使用雙口 （Dual-Ported）的 SRAM。SRAM 芯片由存儲單元陣列 (Core Cells Array)、行/列地址譯碼器（Decoder)、讀出放大器(Sense Amplifier）和控制電路(Control Circuit) 等組成。SRAM 全部是根據(jù)晶體管的導通和截止原理來工作的，速度極快，可達到納秒級。SRAM 的存儲單元通常由2個pMOS 和4個nMOS組成(6T-SRAM)，或者由 4個晶體管（4T-SRAM）加兩個電阻組成。另外，還有8T-SRAN 和 1OT-SRAM，但面積很大，都不如 6T-SRAM 的應用范圍廣泛；而少于4T 的設計則用于DRAM. 例如 1T-DRAM、3T-DRAM。

在使用時是否需要刷新（Refresh）是區(qū)分SRAM 和 DRAM 的依據(jù)。SRAM不需要刷新，電路能保存以前存儲的數(shù)據(jù)；但是 DRAM 如果不能每隔一段時間刷新充電一次，數(shù)據(jù)就會消失。和 DRAM 相比，SRAM 價格高，但速度快、功耗相對低(特別是在空閑狀態(tài)），因此 SRAM 常被用于帶寬要求高，或者功耗要求低，或者二者兼而需要的情況。SRAM 比DRAM 更容易控制，可以隨機訪問，讀/寫速度快，但是容量小，相同存儲容量的 SRAM 的裸片面積比 DRAM 大很多，因而不適合用于存儲密度要求高的場合。SRAM 常常用作 CPU 芯片的一級緩存（LI Cache）和二級緩存（12 Cache）單元。從Intel 的 80486 開始，CPU內(nèi)部加入了高速緩存單元，其實質(zhì)就是將 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 是設計在CPU單元的內(nèi)部，L2 Cache 建立在CPU 單元的外部，所以CPU 的,芯片面積相對較大。在當今流行的 ARM 應用處理器核中，也增加了 Cache 來解決應用處理器與主存（DRAM）之間的速度匹配問題。因為 DRAM 只需一個晶體管和一個電容器(1T1C）就可組成一個存儲單元（RAM Cell)，所以可以達到很高的密度和容量，常被用作計算機的內(nèi)存。

Intel、三星和臺積電都已經(jīng)生產(chǎn)了 45nm、32nm/28nm、16nm/ 14rm 的6T-SRAM，目前競相在 10nm 技術節(jié)點采用 FinFET 工藝生產(chǎn)面積小、 性能優(yōu)越的128Mbit SRAM 產(chǎn)品。隨著新型高速動態(tài)音像展示技術，例如虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality， VR）、增強現(xiàn)實 ( Augmented Reality，AR）和人工智能(Artifical Intelligence， AI) 相關技術的不斷發(fā)展，對 SRAM 的讀/寫速度要求越來越高，新型 SRAM 器件的研發(fā)也越來越得到重視。

審核編輯：湯梓紅