简单认识静态随机存取存储器

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 技术节点采用 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技术，例如虚拟现实（Virtual Reality， VR）、增强现实 ( Augmented Reality，AR）和人工智能(Artifical Intelligence， AI) 相关技术的不断发展，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