静态存储器介绍

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1、Slide1.SRAM的全称是staticrandomaccessmemory，它是一种最常用的memory,核心部分是两个cross-coulpedinverter组成的bi-stablelatchingcircuit，通常称为flip-flop的电路。SRAMstatic的特性主要是它不需要像DRAM那样定期对存储的数据进行刷新，只要Vdd不掉电，数据就可以稳定存储。SRAM最主要的应用就是缓存，缓存的作用是在CPU和内存之间进行数据缓冲。像智能手机这样的一些高端电子产品，SRAM是必不可少的。SRAM之所以可以做缓存是因为它有一个最为重要的优点：speed,SRAM

2、的读写频率可以到几个GigaHz，比DRAM至少快一个order。SRAM最大的劣势在于density比较低，用的最多的SRAM是所谓的6TtraditionalSRAM,1个bitcell有六个MOSFET组成，与SRAM对应的DRAM只需要一个MOSFET加一个capacitor。bitcell占用面积大导致desity低,density低造成cost高，具体表现是同样容量的缓存会比内存条造价高很多。Slide2.这是一个目前典型的memory架构，CPU+3级缓存再加内存条，其中一级缓存经常用8TdualportSRAM,可以用两个port同时读写，速度最高，集成度

3、也最低，三级缓存会用high-densitydesign的SRAM，集成度最高，速度最低。从下面这幅实物图可以清楚看到multi-core和三级缓存做在一起，standalone的SRAM已经很少看到，一些低端的电子产品在介绍CPU性能参数的时候不会把缓存的信息单独列出来，但是对于像智能手机这样高端的电子产品，缓存的容量和工作频率绝对是一个重要的性能指标。下面这张图根据价格和读写速度对memory进行一个排列，硬盘速度最低，价格最便宜，内存条其次，缓存速度最高，造价也最高。接下来这张图是SRAM发展的roadmap,绿线对应左边的纵坐标，表示SRAMdensity的变化情

4、况，每往前推进一个generation,desity翻倍，红点对应右边的纵坐标，表示SRAM工作频率的变化情况，每推进一个generation,speed提升15%.最新的一些信息显示Intel基于22nmtri-gatefinfet工艺的SRAM,工作频率最高可以达到4.6GHz。最后看一下我们公司SRAM的一个大概的情况，已经进入量产的基于40nmlow-leakageprocess用于highdensityapplication的面积最小的bitcell是0.242平方微米，desity是4Mb/平方毫米，这个数值很容易算，你拿一个平方毫米除以一个bitcell的面

5、积就得到了density,我们公司像客户提供32MegaSRAMproduct,同时guranteenaturalyield在90%以上，所谓的naturalyield是指在不加redundancy的情况下看到的yield,我们foundry向customer提供的都是naturalyield.什么是redundancy我稍后会讲。28127bitcelldesigntarget暂时定的是128mega,但是困难很大，目前28PS127还没有yield。28PS155的64MSRAMarrayyield大概在10%到20%。28HKMG情况更糟，127和155在nomin

6、alvdd下都没有看到yield。Slide3.这是最常用的6T-SRAM的基本电路图，1个bitcell由六个transistor组成，四个NMOS和两个PMOS。这个电路图的连接关系似乎有点乱，我们看一下简化的电路图，SRAM的核心部分是两个cross-coupledinverter组成一个正反馈回路，可以保证SRAM有两个稳定的存储状态“0”和“1”，电荷存储在n1和n2两个storagenode里面，n1和n2的电容主要是寄生电容和耦合电容，所以SRAM和DRAM从大的方面来说属于，与此相对应的是非易失性存储器，最典型的是flash,flash有专门的电荷存储介质

7、—floatinggate,电荷被写入之后，即使vdd掉电，电荷也可以被保存很长时间，通常是十年甚至更久。除了主体部分的两个inverter还有两个passgate主要用于控制数据读写。slide4.这幅图是SRAMarray的layout，每一个黄色的框框代表一个bitcell,整个SRAMarray就是这些bitcell的高度重复，我们把SRAMarray里面具有数据存储以及读写功能的最小重复单元称为bitcell.需要特别指出的是，严格意义上来讲，只要array里面有一个biecell不能function,这个SRAMa