Memorii DRAM - SRAM

1. Prezentare generală

DRAM (Dynamic Random Acces Memory) este memoria principală folosită pentru toate calculatoarele de birou si pentru calculatoare mai mari. Fiecare DRAM constă în câteva “celule de depozitare” alcătuite dintr-un singur tranzistor MOS şi un condensator de stocare (Figura 1). Fiecare celulă de depozitare conţine un bit de informaţie. DRAM-ul este unic prin faptul că data din fiecare celulă este pierdută în timp datorită descărcarii tranzistorului. De aceea, încărcătura trebuie să fie reîmprospatată de câteva ori pe secundă.

2. Modul în care dispozitivul funcţionează

Pentru a înscrie informaţia în celula DRAM, linia pe care trebuie scrisă informaţia este setată la un nivel înalt (Vcc sau un nivel mai înalt) şi condensatorul este încărcat ori la Vcc ori la masă. Condensatorul oricum se descarcă din cauza curentului de sub-prag din celula tranzistor.

3. Refresh-ul (Reîmprospătarea)

Pentru menţinerea integrităţii informaţiei, este necesară reîmprospătarea fiecărei celule. Fiecare linie de celule este reîmprospătată la fiecare ciclu. De exemplu, dacă specificaţiile produsului spun, “ciclu de refresh=512 cicluri/8ms”, atunci sunt 512 linii şi fiecare linie trebuie reîmprospătată la fiecare 8 milisecunde.

Pot fi folosite metodele de reîmprospătare distribuită sau de tipul “burst” (în rafală). Metoda de tipul burst se face prin efectuarea unor serii de cicluri refresh până când toate liniile au fost accesate. Pentru exemplul dat mai sus, refresh-ul se face la fiecare 8 ms. În timpul reîmprospătării, nu sunt permise alte comenzi. Pentru exemplul de mai sus, folosind metoda de reîmprospătare distribuită, un refresh este făcut la fiecare 12,6 μs (8 ms împărţit la 512). În figura 2 sunt prezentate cele 2 moduri de refresh.

Pentru DRAM-ul standard există 3 posibilităţi de a efectua ciclurile de refresh. Acestea sunt: numai reîmprospătare , reîmprospătare înainte de şi refresh ascuns. Pentru a efectua numai reîmprospătare , o adresă de linie (rând) este pusă pe liniile de adresă şi apoi se pune pe low. Pentru a efectua o reîmprospătare înainte de , este pus primul pe low şi apoi se realizează un ciclu de refresh de fiecare dată când devine low. Pentru a efectua un refresh ascuns utilizatorul execută un ciclu de citire sau scriere şi apoi aduce pe high iar după pe low.

4. Celula de memorie

Pe măsură ce densitatea memoriei creşte, mărimea celulelor trebuie să scadă. O mare parte a efortului de proiectare se face pentru a reduce zona de celule, şi în special zona condensatorilor. Însă, din cauza unor factori cum ar fi sensibilitatea la zgomot şi viteza, este o provocare să se micşoreze zona condensatorilor. Valoarea condensatorului trebuie să rămână în raza de 30 femtoFarazi (fF). Generaţia de DRAM de 1Mbit a fost prima care a renunţat la clasicul condensator planar şi l-a înlocuit cu condensatorul de tip tranşeu sau stivuit.

Companiile deja lucrează la celule de 1Gbit. Scopul lor este să micşoreze mărimea celulei fără să afecteze valoarea condensatorului. Toshiba a încercat să îmbunătăţească conceptul de condensator de tip “tranşeu” creând un tranşeu în formă de sticlă. Hitachi a încercat să îmbunătăţească conceptul de stivuire cu un condensator vertical sau circular.

Incapacitatea de a scala valoarea condensatorului a dus la considerarea unor materiale dielectrice noi pentru condensator. Este probabil ca materialele cu dielectric mai ridicat să fie mai folosite. Multe dintre materiale au dovedit recorduri în utilizarea ca dielectrice pentru condensatoarele discrete. De aceea, provocarea cea mai mare este introducerea acestor materiale în procesul de IC. Figure 7-9 prezintă prezintă unele materiale luate în considerare pentru DRAM-ul de 256 Mbit şi mai mare.

Pentru aceeaşi tehnologie, un produs în modul standard poate avea un timp de ciclu de 110 ns (timp de acces de 60 ns). Acest timp de ciclu va fi redus la 40 ns în modul “fast page” şi la 25 ns în modul EDO.

5. Tipuri de memorii DRAM

• Standard DRAMs

o Fast Page Mode (FPM)

o Extended Data Out (EDO) or Hyper Page Mode

o Burst EDO

o Audio RAM (ARAM)

• Cache DRAMs

o Enhanced DRAM (EDRAM)

o Cache DRAM (CDRAM)

• Synchronous DRAMs

o SDRAM

o SDRAM lite or PCSDRAM

o Synchronous Graphics RAM (SGRAM)

• Video RAMs

o Video RAM (VRAM)

o Window RAM (WRAM)

• Pseudo Static DRAMs

o PSDRAM

o Fusion Memory

• Alte Configuratiii

o Rambus (RDRAM)

o Ramlink

o 3D RAM

o Multibank DRAM (MDRAM)

• Alte Tehnologii

o FDRAM

Fast Page Mode

Pentru a accesa date din DRAM, se aplica o adresa de linie urmata de una de coloana, adresele pt DRAM sunt astfel multiplexate. Cand data accesata este stocata pe aceeasi linie ca si data accesata anterior, accesul la noua data se face doar prin simpla schimbare a adresei de coloana.

De exemplu a memorie DRAM de 1Mbit este organizata ca 1024 x 1024 biti, 1024 biti de date pe fiecare linie. Aceste date vor fi accesibile prin intermediul modului « fast page », considerandu-se linia ca fiind pagina. Acest mod este disponibil la toate memoriile DRAM standard.

Modul «static column» este similat modului de adresare pe paghina «page mode» exceptand faptul ca doar adresa de coloana trebuie schimbata pentru a obtine informatia, deci nu este nevoie de impulsul pe linia .