SRAM工作原理

1.1 SRAM工作原理

静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）是随机存取存储器的一种，所谓“静态”，是指只要保持通电，储存的数据就可以恒常保持。而动态随机存取存储器（DRAM）所储存的数据就需要周期性地刷新。本文先简述SRAM的工作原理。

如下图所示，6T SRAM由M1、M2组成一个inverter，由M3、M4组成另一个inverter，这两个inverter的output分别接到另一个inverter的input，构成一个latch，从而可以将数据锁住。

连接到M5、M6的gate信号是word line(缩写成WL)，是用来控制SRAM bit-cell的开关信号，M5、M6一起打开或关闭。M5、M6的Drain端是读出或写入的bit line(缩写成BL)。若要写入1，则BL驱动电压为VDD；若要写入0，则BL驱动电压为0。

1. SRAM写操作

当bit-cell存储的内容为1而要写入0，即Q的电压值为VDD，此时只需要将WL电压值提高到VDD且BL为0，那么Q电压值将通过M6被拉低，Q’的电压值将通过M5被拉高，再由M1/M2，M3/M4两个反相器推挽，bit-cell存储的内容就从1变成0了。此时WL电压拉低即可完成数据锁存。

2. SRAM读操作

读出bit-cell存储单元时，先将BL和BL’拉到等电位，这个电位通常为pre-charge voltage电压，一般为VDD(或VDD-Vth)，当BL及BL’两端电位相等之后可以将之浮接(floating)或通过阻抗接至pre-charge voltage电压源，然后将WL打开，利用Q及Q’的寄生电容通过M6、M5与BL、BL’产生charge sharing及分压的效果从而让BL与BL’产生电压差，最后利用外部的sense amplifier将差异信号放大从而读出0或1。

简言之，6T SRAM的写是利用外部电压改变bit-cell的锁存电荷值，而读是bit-cell的内部锁存电荷值去驱动外部相同电位的BL、BL’，bit-cell的驱动能力有限，因此需要sense amplifier来放大。

发散一下：

动态DRAM的每个单元可以看作是一个MOS管和一个电容组合，电容充电后是1，没充电是0，WL被选中后，MOS管导通，BL就和电容导通，可以进行读写操作。相比SRAM而言，DRAM容易漏电，因此需要刷新，但其结构简单、集成度高、成本低，因此被大规模使用。

转载：全栈芯片工程师