兩種SRAM的電路結(jié)構(gòu)?

SRAM是隨機(jī)存取存儲器的一種。所謂的靜態(tài)是指這種存儲器只要保持通電，里面儲存的數(shù)據(jù)就可以恒常保持。SRAM不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)，因此SRAM具有較高的性能。

SRAM的速度快，一般用小容量的SRAM作為更高速CPU和較低速DRAM 之間的緩存（cache）.SRAM也有許多種，如Async SRAM （異步SRAM）、Sync SRAM （同步高速SRAM）、PBSRAM （流水式突發(fā)SRAM），還有INTEL沒有公布細(xì)節(jié)的CSRAM等。

不管是哪種 SRAM，其基本的原理大都是通過兩個(gè)首尾相接的反相器來鎖存數(shù)據(jù)的，如圖 2-2 所示。其中反相器Ⅰ和Ⅱ形成正反饋，使電路總能恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)；N1 和 N2 叫做存取管，用來讀取或者寫入數(shù)據(jù)；字線（ WL）控制存取管的開啟，從而將存儲的數(shù)據(jù)從位線（ BL 和 BLB）傳送至外圍電路。反相器Ⅰ、Ⅱ和存取電路組成了一個(gè) SRAM 單元（SRAM Cell）（由于該單元只能存儲一位的數(shù)據(jù)，有時(shí)也叫做 bit-cell）。根據(jù)存取電路的不同，目前大 致可以將 SRAM 單元分為上述三種端口的類型，下面分別介紹這些單元的結(jié)構(gòu)。

圖 1 SRAM單元基本結(jié)構(gòu)

單端口 SRAM

根據(jù)圖1中反相器的不同，單端口SRAM單元有電阻負(fù)載型、無負(fù)載型和六管 CMOS 單元等。電阻負(fù)載型存儲單元由于電其壓傳輸特性曲線（VTC）不陡并且功耗大已遠(yuǎn)離了主流設(shè)計(jì)；無負(fù)載型存儲單元雖然可以實(shí)現(xiàn)較高的密度［16］，但其穩(wěn)定性差；六管 CMOS SRAM 單元是目前主流的設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。它由 6 個(gè)晶體管（N1~N4、P1~P2）組成，N1、N2 叫做下拉（PD）管，P1、P2 叫做上拉（PU）管，N3、N4 是存取管，有時(shí)也叫傳輸管（PG）。這種六管存儲單元具有很好的健壯性、低功耗和低電壓工作特性，所以非常受歡迎；下文中的兩端口和雙端口存儲單元以及在分析SRAM 單元的操作、特性時(shí)都將采用這種結(jié)構(gòu)，并簡稱為六管單元。

圖 2 單端口六管CMOS SRAM單元

兩端口 SRAM

隨著工藝尺寸的不斷降低，參數(shù)波動(dòng)變得越來越嚴(yán)重，六管SRAM存儲單元固有的缺點(diǎn)（見下文）導(dǎo)致其在低電壓情況下難以提供足夠的穩(wěn)定性，于是出現(xiàn)了一種 8 管 SRAM 單元［17］，如圖 3 所示。這種結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的讀寫字線（RWL， WWL）和讀寫位線（RBL， WBL 和 WBLB），從而有分開的讀端口和寫端口；數(shù)據(jù)從讀端口讀出，從寫端口寫入。這樣不僅提高了穩(wěn)定性，而且可以進(jìn)行同時(shí)讀寫，從而有更高的性能。但是由于讀端口是單端的，外圍放大電路需要更大的讀位線擺幅（較之差分）才能得到滿幅的邏輯電平，所以導(dǎo)致存取時(shí)間變長。

圖 3 兩端口SRAM單元

雙端口 SRAM

雙端口注sram芯片存儲單元是在單端口六管 CMOS 單元的基礎(chǔ)上復(fù)制增加了一套讀寫端口，如圖4 所示；與兩端口 SRAM 中的某一端口只能完成讀或?qū)懝δ懿煌?，在雙端口 SRAM 中，每一個(gè)端口都可以進(jìn)行讀和寫操作；因此也把這種結(jié)構(gòu)叫做兩讀寫（2RW）單元，把 2P-SRAM 的存儲單元叫做一讀一寫（1R1W）單元，而把六管 CMOS 存儲單元叫做一讀寫（1RW）單元。

圖 4雙端口SRAM單元