19. SRAM DRAM Flash

SRAM

Static Random Access memory

Cache에서 충분히 정리한 것 같지만… 짧게 리뷰해보자면

1. Address decode
2. Drive row select
3. Select bit-cells drive bitlines
4. Diff. sensing, column select (precharge된 게 1이었으면 1 유지, 0이었음 빠르게 떨어져서 차이 감지)
5. 다시 Precharge

Why Precharge?

그냥 row select에 0을 넣어서 읽으면, 0이면 0 유지하나, 1이면 큰 금속 막대의 전압을 아주 조금 올릴 것이다. (어렵고 오래걸림).

아주 조금 올릴 것이기 때문에 차이 감지가 매우 어려움.

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DRAM

Bits stored as charge in capacitor

→ 시간이 지나면서 점차 discharge. → Need to refresh.

반면 SRAM은 FLIP-FLOP기반 strong storage이고 dynamic power consumption이 아니기 떄문에 따로 필요 없음.

이렇게 올라가고 줄어드는 것을 감지하는 sense amp가 있다. 이건 SRAM인데, 캐시와 비슷한 역할을 한다.

row buffer = sense amp

⇒ 즉, 4KB (Page 크기)일때가 제일 좋음

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Clock skewing and SDRAM

clk이 DRAM Chip마다 다르면 안정성 이슈. 거리를 잘 재서 최대한 같게 만드는게 중요함.

DDR (Double Data Rate)

⇒ 2x data transfer per command (using both rising and falling edge)

거의 뭐 2배의 bandwidth를 낼 수 있지. (2-bit prefetch)

DDR2, DDR3…

• DDR2
  • Doubling IO Bus and data bus clocks (4-bit prefetch)
  • (4x bandwidth over SDRAM)
• DDR3
  • Doubling IO bus and data bus clocks (8-bit prefetch)
  • Power consumption decreased. (over 30% due to 1.8V → 1.5V)

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Flash (NAND)

Electrical modifiable, non-volatile storage

• Transistor with a second ‘floating gate’
• Floating gate can trap electrons.
• Results in detectable change in Vt
• FG에 전자가 있으면 0, 없으면 1

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Case	Source	Drain	Control Gate	비고
Erasing (0→1)	Open	+12V	0V	FG에 있던 전자들이 양자 터널링에 의해 빠져나옴
Writing (1→0)	0V	+12V	+12V	gate에 전압이 크게 걸려서 trap
Reading	sensing (I_on at low or hight voltage?)	0V(GND)	+5V	더 높은 Source 전압에서 켜지만 더 작은 전류 → 0으로 처리

NOR Model

• Byte level의 random access
• 읽기가 빠르고 고성능임. (word level)
• 비쌈 ㅋㅋ
• 매우 느린 쓰기와 지우기 (block level…)
• ROM 프로그래밍에 사용 (EPROM, ROM…)

NAND Model

• Sequential. Block-level programming.
• 셀 크기를 더 작게할 수 있기 떄문에 density 높음
• 빠른 쓰기와 지우기
• 느린 읽기 (하나의 라인을 일단 다 통과해야함)
• 큰 용량의 저장장소에 사용, 순차적 wordline에 유리

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