SRAM存儲(chǔ)器調(diào)研報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)一、基本概念和工作原理1、基本概念RAM (Random Access Memory隨機(jī)存貯器)是指通過可以隨機(jī)地、個(gè)別地對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行訪問、訪問所需時(shí)間基本固定、且與存儲(chǔ)單元地址無(wú)關(guān)的可以讀寫的存儲(chǔ)器。SRAM是英文Static RAM的，即靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。它由晶體管組成，是一種具有靜止存取功能的，不需要刷新即能保存它內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。但停機(jī)或斷電時(shí)，它們會(huì)丟掉信息1。2、工作原理SRAM一般由五大部分組成，即存儲(chǔ)單元陣列、地址譯碼器(包括行譯碼器和列譯碼器)、

2、靈敏放火器、控制電路和緩沖/驅(qū)動(dòng)電路。存儲(chǔ)陣列中的每個(gè)存儲(chǔ)單元都與其它單元在行和列上共享電學(xué)連接，其中水平方向的連線稱為“字線”，而垂直方向的數(shù)據(jù)流入和流出存儲(chǔ)單元的連線稱為“位線”。通過輸入的地址可選擇特定的字線和位線，字線和位線的交叉處就是被選中的存儲(chǔ)單元，每一個(gè)存儲(chǔ)單元都是按這種方法被唯一選中，然后再對(duì)其進(jìn)行讀寫操作2。（1）讀操作：假設(shè)準(zhǔn)備往右圖的6T存儲(chǔ)單元寫入“1”，先將某一組地址值輸入到行、列譯碼器中，選中特定的，然后使寫使能信號(hào)WE有效，將要寫入的數(shù)據(jù)“1”通過寫入變成“1”和“0”后分別加到選中單元的兩條位線BL,BLB上，此時(shí)選中單元的WL=1，晶體管N0,N5打開，把BL

3、,BLB上的分別送到Q,QB點(diǎn)，從而使Q=1，QB=0，這樣數(shù)據(jù)“1”就被鎖存在晶體管P2,P3,N3,N4構(gòu)成的中。寫入數(shù)據(jù)“0”的過程類似。（2）寫操作：SRAM的讀過程以讀“1”為例，通過譯碼器選中某列位線對(duì)BL,BLB進(jìn)行預(yù)充電到電源電壓VDD，預(yù)充電結(jié)束后，再通過行譯碼器選中某行，則某一存儲(chǔ)單元被選中，由于其中存放的是“1”，則WL1、Q=1、QB=0。晶體管N4、N5導(dǎo)通，有電流經(jīng)N4、N5到地，從而使BLB電位下降，BL、BLB間電位產(chǎn)生電壓差，當(dāng)電壓差達(dá)到一定值后打開靈敏度放大器，對(duì)電壓進(jìn)行放大，再送到輸出電路，讀出數(shù)據(jù)3。二、主要應(yīng)用和發(fā)展歷史1、主要應(yīng)用（1）SRAM的速度

4、快但昂貴，一般用小容量的SRAM作為更高速CPU和較低速DRAM 之間的（cache）。它有兩種規(guī)格：一種是固定在主板上的高速緩存（Cache Memory ）；另一種是插在卡槽上的COAST（Cache On A Stick）擴(kuò)充用的高速緩存4。（2）在CMOS芯片1468l8的電路里，它的內(nèi)部也有較小容量的128字節(jié)SRAM，存儲(chǔ)我們所設(shè)置的配置。（3）為了加速CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳送，自80486CPU起，在CPU的內(nèi)部也設(shè)計(jì)有高速緩存。2、發(fā)展歷史1976年，4kbSRAM問世。20世紀(jì)80年代末起,隨著GaAs和BICMOS工藝技術(shù)的快速發(fā)展，世界各大半導(dǎo)體公司都在開發(fā)利用CaAs和BI

5、CMOS工藝技術(shù)，將其應(yīng)用于存儲(chǔ)器制造中，以此來提高SRAM的速度。1992年64M位隨機(jī)存儲(chǔ)器問世。英特爾開始采用8英寸晶圓。2001年，電子公司開發(fā)出一種用電量很低的4Mb快速SRAM。該芯片的電路寬度為0.18微米，速度提高了30%，同當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上的芯片相比耗電量減少了一半。2002年，Intel英特爾公司的研究人員宣布制造出當(dāng)時(shí)全球最小的SRAM存儲(chǔ)芯片單元，尺寸僅為1平方微米。這些單元是存儲(chǔ)芯片的基本模塊，它們是使用英特爾下一代0.09微米(90納米)工藝制造的全功能SRAM設(shè)備的一部分。2008年，美國(guó)IBM公司、A以及紐約州立大學(xué)Albany分校的納米科學(xué)與工程學(xué)院（CNSE）等機(jī)

6、構(gòu)共同宣布，世界上首個(gè)22納米節(jié)點(diǎn)有效靜態(tài)隨機(jī)（）研制成功。2011年臺(tái)積電宣布28nm制程工藝正式邁入量產(chǎn)階段，成為芯片代工行業(yè)首個(gè)量產(chǎn)28nm產(chǎn)品的廠商。2014年底，三星宣布了世界首個(gè)14nmFinFET3D晶體管進(jìn)入量產(chǎn)，標(biāo)志著半導(dǎo)體晶體管進(jìn)入3D時(shí)代。2015年臺(tái)積電宣布已經(jīng)正式開始量產(chǎn)16nmFinFET工藝產(chǎn)品。三、優(yōu)勢(shì)和局限D(zhuǎn)RAM隔一段時(shí)間需要刷新電路，以防內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)即會(huì)消失，而SRAM不需要每隔一段時(shí)間刷新電路，因此其性能更好，效率更高。除此之外，SRAM速度較快，能耗較低。但是SRAM的集成度于DRAM低，相同存儲(chǔ)容量的情況下，DRAM體積更小，而SRAM體積較大，而

7、且SRAM的價(jià)格較高。綜上所述，與DRAM相比，（1）SRAM的優(yōu)點(diǎn)：不需要刷新電路、效率較高、速度較快、能耗較低。（2）缺點(diǎn)：集成度較低、價(jià)格較高。四、當(dāng)前行業(yè)發(fā)展和主要廠商1、當(dāng)前行業(yè)發(fā)展靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)多年來被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。凡是需要快速存取數(shù)據(jù)的應(yīng)用，特別是在要求初始存取等待時(shí)間很短的情況下，都會(huì)考慮使用SRAM。歷史上SRAM存儲(chǔ)器市場(chǎng)曾經(jīng)幾度起伏，大多數(shù)時(shí)候，整個(gè)市場(chǎng)需求量會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)新的SRAM應(yīng)用而暴漲。例如，1995年P(guān)C快速增長(zhǎng)的時(shí)候，SRAM作為CPU的緩存，因而其需求量大幅增長(zhǎng)。1999年網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，以及2003年手機(jī)市場(chǎng)的暴發(fā)，也使SRAM存儲(chǔ)器市場(chǎng)出現(xiàn)

8、了同樣的情況。然而，在過去的幾年中，SRAM存儲(chǔ)器市場(chǎng)由于種種原因急劇萎縮。市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，SRAM主要被賽普拉斯、瑞薩、來?yè)P(yáng)等企業(yè)壟斷，并且整個(gè)市場(chǎng)近十年都是一個(gè)下降的趨勢(shì)。SRAM存儲(chǔ)器市場(chǎng)容量逐年下降。未來2-3年，SRAM市場(chǎng)將降至市場(chǎng)最低點(diǎn)，之后一些比較特殊的SRAM產(chǎn)品市場(chǎng)將維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的市場(chǎng)規(guī)模5。2、主要廠商生產(chǎn)SRAM的主要廠商包括：賽普拉斯半導(dǎo)體公司、英特爾公司、三星集團(tuán)、安森美半導(dǎo)體公司、臺(tái)灣聯(lián)笙電子股份有限公司、瑞薩電子株式會(huì)社、美國(guó)芯成半導(dǎo)體有限公司、來?yè)P(yáng)科技股份有限公司6。五、未來發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)集成電路技術(shù)在過去的幾十年里得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)也得以快

9、速增長(zhǎng)，而DRAM、SRAM 和Flash存儲(chǔ)器是信息產(chǎn)業(yè)的核心產(chǎn)品。但是DRAM、SRAM 和Flash存儲(chǔ)器都有其各自難以改變的缺點(diǎn)，目前世界各大半導(dǎo)體廠商，一方面在致力于成熟存儲(chǔ)器的大容量化、高速化、低電壓低功耗化，另一方面根據(jù)需要在原來成熟存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)上開發(fā)各種特殊存儲(chǔ)器7。1、存儲(chǔ)器集成度不斷提高由于新一代操作系統(tǒng)以及很多與圖形圖像有關(guān)的軟件包都對(duì)內(nèi)存容量提出了更大的要求，促使各大半導(dǎo)體廠商不斷投入數(shù)以億計(jì)的巨資發(fā)展亞微米集成電路技術(shù)，提高存儲(chǔ)器的集成度，不斷推出大容量化存儲(chǔ)器芯片。2、高速存儲(chǔ)器的發(fā)展隨著微處理器速度的飛速發(fā)展，存儲(chǔ)器的發(fā)展遠(yuǎn)不能跟上微處理器速度的提高。為了適應(yīng)高速

10、CPU構(gòu)成高性能系統(tǒng)的需要,高速DRAM技術(shù)在不斷發(fā)展8。發(fā)展高速DRAM的途徑目前一般是把注意力集中在存儲(chǔ)器芯片的片外附加邏輯電路上，試圖在片外組織連續(xù)數(shù)據(jù)流來提高單付時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)流量即增加存儲(chǔ)器的帶寬。3.存儲(chǔ)器的低工作電壓低功耗化采用低電壓集成電路技術(shù)后,芯片的功耗大幅度降低9，而且其工作速度并沒有明顯下降,這時(shí)電池的重量可以減輕40%,同時(shí)電池的壽命得以延長(zhǎng)，系統(tǒng)發(fā)熱量降低，整個(gè)系統(tǒng)的體積也不斷減小。4、新型動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器根據(jù)某些特定的需要,有些公司已開發(fā)出一些新型的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器:例如，為了提高掃描顯示和通信速度用于多處理機(jī)系統(tǒng)的雙端口SRAM，為了解決圖形顯示的帶寬瓶頸而設(shè)計(jì)的用于圖形卡的視

11、頻讀寫存儲(chǔ)器VRAM,為了改善Windows圖形用戶接口中圖形性能WRAM,可用于多處理器系統(tǒng)高速通信的FIFO存儲(chǔ)器等10。六、參考文獻(xiàn)1洪永強(qiáng). 微機(jī)原理與接口技術(shù)M. 第3版. 北京：科學(xué)出版社，2017:52-53.2耿茜，沈國(guó)榮，李秀霞. 微機(jī)原理與接口技術(shù)M. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2016:49-50.3王克義. 微機(jī)原理：結(jié)構(gòu)、編程與接口M. 第2版. 北京：清華大學(xué)出版社，2016:60-61.4王曉靜，葉磊. 微機(jī)原理與接口技術(shù)M. 第2版. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2017:45-46.5賽普拉斯推出全球首款32-Mbit和64-Mbit快速異步SRAMJ.電子與電腦,2010(07):77. 6BETSY VAN HEES.手機(jī)用PSRAM獲得發(fā)展動(dòng)力日本供應(yīng)商共同支持新型存儲(chǔ)器技術(shù),異步SRAM是否會(huì)過時(shí)?J.中國(guó)集成電路,2003(05):19-20.7于紀(jì)波.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器及發(fā)展趨勢(shì)J.山西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2002(02):48-49.8姚志