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SRAM隨機(jī)存儲器的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)

2020-04-28 09:20:30

隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,SRAM存儲器逐漸呈現(xiàn)出高集成度、快速及低功耗的發(fā)展趨勢。在半導(dǎo)體存儲器的發(fā)展中,靜態(tài)存儲器(SRAM)由于其廣泛的應(yīng)用成為其中不可或缺的重要一員。下面由英尚微電子詳細(xì)介紹關(guān)于SRAM隨機(jī)存儲器的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)。

SRAM隨機(jī)存儲器的特點(diǎn)
 
隨機(jī)存儲器最大的特點(diǎn)就是可以隨時(shí)對它進(jìn)行讀寫操作,但當(dāng)電源斷開時(shí),存儲信息便會消失。隨機(jī)存儲器依照數(shù)據(jù)存儲方式的不同,主要可以分為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)與靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAM)兩大類。DRAM 以電容上存儲電荷數(shù)的多少來代表所存儲的數(shù)據(jù),電路結(jié)構(gòu)十分簡單(采用單管單電容1T-1C的電路形式),因此集成度很高,但是因?yàn)殡娙萆系碾姾蓵孤?,為了能長期保存數(shù)據(jù),它需要定期的刷新操作。這不但使DRAM 的讀寫控制變得復(fù)雜,而且也降低了它的讀寫速度。DRAM 主要用作主存儲器。SRAM 是依靠一對反相器以閉環(huán)形式連接的存儲電路,它的代碼的讀出是非破壞性的,并不需要相應(yīng)的刷新電路,因此它的存取速度比DRAM 要快。但是,SRAM 需要用更多的晶體管來存儲一位的信息(采用六管單元或四管兩電阻單元儲存一位數(shù)據(jù)),因而其位密度比其它類型的低,造價(jià)也高。靜態(tài)存儲器多用于二級高速緩存。
 
SRAM隨機(jī)存儲器的結(jié)構(gòu)
 
圖2.1 給出了SRAM的一般結(jié)構(gòu)[1],主要包括存儲陣列、譯碼器、時(shí)序控制、輸入輸出緩沖、輸入輸出控制等。存儲陣列由存儲單元構(gòu)成,用于保存數(shù)據(jù),存儲陣列的布局對整個(gè)存儲器的面積、功耗、可靠性等有著非常重要的影響;由于存儲陣列是按行、列分開組織的,因此,譯碼器也分為行譯碼器和列譯碼器,并且地址譯碼之前,需要對地址進(jìn)行緩存;輸入輸出緩沖是存儲陣列與外部數(shù)據(jù)交換的接口,用于放大存儲單元讀出的信號,以及將輸入信號寫入到存儲陣列之中;輸入輸出控制模塊根據(jù)控制信號的時(shí)序要求,控制存儲器的讀出、寫入等操作;電源控制是一個(gè)可選的電路單元,主要是為了低功耗的要求,當(dāng)整個(gè)存儲器不需要進(jìn)行讀寫操作時(shí),通過電源控制可以控制內(nèi)部無效的翻轉(zhuǎn)操作,從而節(jié)省功耗。完整的存儲結(jié)構(gòu)中可能還包括測試電路模塊,例如內(nèi)部監(jiān)測電路、BIST電路等等。


圖1.1 SRAM 結(jié)構(gòu)

 

圖1.2 存儲器的功能模型    圖1.3 存儲器的關(guān)鍵路徑
 
圖1.2 是SRAM的功能模型,圖1.3 給出了SRAM的關(guān)鍵路徑,也就是從地址輸入開始到數(shù)據(jù)輸出之間影響讀出操作的通路。為了更好地理解SRAM的關(guān)鍵路徑,首先對SRAM的讀寫過程進(jìn)行初步的分析。以讀出操作為例,首先是讀信號和地址信號有效,然后在內(nèi)部時(shí)序電路的控制下,對存儲陣列中的位線進(jìn)行預(yù)充電,接下來行、列譯碼器輸出,選中相應(yīng)的存儲單元的字線和位線,數(shù)據(jù)經(jīng)靈敏放大器后到輸出緩沖器中,就完成了讀出操作的全過程。顯然圖1.3 的關(guān)鍵路徑就充分反映了這個(gè)過程。
 
圖1.4 給出了SRAM存儲器的讀寫時(shí)序。在讀出操作中,訪問時(shí)間(access time)就是指從地址有效算起,到有效數(shù)據(jù)輸出的時(shí)間;圖1.4 (b)中t1 是從地址和使能信號穩(wěn)定到寫信號有效所需的最小時(shí)間,t2 是寫信號無效之前必須保持的最小時(shí)間,t3是寫信號無效之后地址信號仍需保持的最小時(shí)間。t1、t2、t3 相加就是一個(gè)寫周期時(shí)間。

 
圖1.4 存儲器的讀寫時(shí)序

以上對VTI代理英尚微電子對SRAM的結(jié)構(gòu)、操作進(jìn)行了簡單地介紹和分析。


本文關(guān)鍵詞: SRAM    SRAM隨機(jī)存儲器

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