DRAM 與 SRAM 的差異:結構、速度、成本、用途比較
DRAM 以電荷的形式將 1 位元記憶在 1 個電容中,因此可以做得小、做得便宜,但需要定期更新。SRAM 則記憶在由電晶體構成的閂鎖電路中,速度快且不需要更新,但每位元所佔的面積較大。因此,大容量的主記憶體使用 DRAM,小容量而高速的快取則使用 SRAM。
| 項目 | DRAM | SRAM |
|---|---|---|
| 記憶機制 | 1 個電晶體加 1 個電容(1T1C)。電容中是否累積電荷代表 0 與 1 | 通常為 6 個電晶體(6T)。由 2 個反相器交叉耦合而成的閂鎖電路,以及 2 個存取電晶體構成 |
| 更新(Refresh) | 需要。因為電荷會洩漏,必須每隔一段時間(一般在 64 ms 以內)對所有列進行讀取並重新寫入 | 不需要。只要電源持續供應,閂鎖電路就會保持資料 |
| 斷電時 | 資料會消失(揮發性) | 資料會消失(揮發性) |
| 每位元的面積 | 小(單元面積約 6F²,F 為最小加工尺寸) | 大(為 DRAM 的 10 倍以上) |
| 速度 | 較慢。需要列選取(啟動)與預充電,存取需要數十奈秒 | 快。處理器內的 SRAM 可在 1 奈秒左右(數個時脈週期)完成存取 |
| 每位元的成本 | 低 | 高(因為面積較大) |
| 待機時的耗電 | 待機時也需要更新(以自我更新模式來抑制) | 不需要更新,但在大型陣列中電晶體的漏電流會累積 |
| 製程 | 使用深溝槽結構的電容與高介電常數(high-k)薄膜,在專用的記憶體晶圓廠製造 | 可用標準的邏輯 CMOS 製程製造,並能與處理器放在同一顆晶片上 |
| 典型容量 | 每顆晶片數 Gbit 至數十 Gbit | 處理器的各層快取為數 KB 至數十 MB |
| 主要用途 | 主記憶體(DDR、LPDDR)、圖形記憶體(GDDR、HBM) | CPU、GPU 的快取,暫存器檔案,晶片內的小型高速緩衝區 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。