1. Dynamic RAM (DRAM)
ㅇ 메모리 셀의 커패시터에 전하를 저장하여 데이터를 기억하며,
- 전하 누설 때문에 주기적인 리프레시가 필요한 고 집적,저 비용 휘발성 메모리
ㅇ 주요 용도
- 컴퓨터의 주기억장치, 스마트폰, 그래픽 시스템 등의 메모리 등
2. DRAM 특징
ㅇ 휘발성 (Volatile) 및 동적 저장 (Dynamic Storage)
- 데이터를 수밀리초 정도 짧게 유지하므로,
- 주기적으로 저장 내용을 다시 충전하는 리프레시 동작 필요
ㅇ 고 집적화 (대 용량화)
- 1개의 메모리 셀을 트랜지스터 1개 + 커패시터 1개(1T1C)로 구성
- 셀 면적이 작아 대용량 메모리 구현에 유리
ㅇ 비교적 높은 데이터 처리 성능
- SRAM 보다 느리지만, 높은 집적도와 낮은 비트당 비용 때문에 주기억장치에 적합
ㅇ 속도 성능 표현
- 초기 DRAM의 속도는, 주로 Access Time으로 표현
- DDR SDRAM 등에서는, Data Rate(MT/s)가 성능 지표로 사용됨
3. DRAM 구분
ㅇ 패키지 형태에 따라, 다음 3가지 형태로 구분
- DIP (Dual In-line Package) : 좌우로 핀이 달린 형태. 회로기판에 끼워넣도록 됨
- SOJ (Small Outline J-lead) : J 자 모양으로 안쪽으로 휘어져 회로기판에 붙박힘
- TSOP (Thin Small Outline Package)
* 특히, DDR 메모리는 주로 DIMM/SO-DIMM 등의 모듈 형태로 사용되며,
. 내부에는 BGA 계열 패키지의 DRAM 칩 등이 탑재됨.
ㅇ 계열 구분
- SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous Dynamic RAM)
. 각 클록 펄스의 상승 또는 하강하는 시점에서 한 번 만 데이터를 전송
- DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM)
. (DDR, DDR2, DDR3, DDR4, DDR5 등)
. 각 클록 펄스의 상승,하강 시점 모두에서 데이터 전송
. SDR 보다 2배 속도 가능
- RDRAM (Rambus DRAM)
. 과거 일부 PC 등에 사용되었으나, 현재는 DDR 계열이 주류
ㅇ 한편, RAM은 일반적으로 SRAM과 DRAM으로 구분 => DRAM SRAM 비교 참조
4. DRAM 구성
ㅇ 내부 구성 : 메모리 셀 배열, 행 디코더, 열 디코더, 감지 증폭기, I/O 버퍼회로, 리프레시 회로 등
- 메모리 셀 배열 (Memory Cell Array) : 다수의 DRAM 셀을 행(Row)과 열(Column) 형태로 배열
- 행 디코더 (Row Decoder) : 입력된 행 주소를 해독하여 해당 워드라인(Word Line)을 선택
- 열 디코더 (Column Decoder) : 입력된 열 주소를 해독하여 해당 비트라인(Bit Line)을 선택
- 감지 증폭기 (Sense Amplifier) : 셀에 저장된 미세한 전압 차이를 감지, 논리 0 또는 1로 증폭
. 읽기 과정에서 셀의 전하가 소실되므로 읽은 데이터를 다시 셀에 기록하는 복원 동작도 수행
- I/O 버퍼 및 데이터 회로 : 메모리 셀과 외부 데이터 버스 사이의 데이터 입출력을 담당
- 리프레시 회로 : 셀의 저장 전하가 누설되기 전에 데이터를 재 충전하여 유지
ㅇ 제어 신호 구성
- {#\overline{RAS}#} (row address strobe) : 행 주소 활성
- {#\overline{CAS}#} (colume address strobe) : 열 주소 활성
* 칩 핀 수를 줄이기 위해, 행 주소,열 주소를 동일 입력 핀에 순차적으로 엇갈려서 입력시킴
* 현대 DDR SDRAM에서는, 명령(Command) 및 주소 신호 체계로 발전함
- {#\overline{CS}#} (chip select) : 칩 선택
- {#\overline{WE}#} (write enable) : 읽기,쓰기 동작 구분
ㅇ 외부 공급 전압 구성
- VDD : 공급 전원 단자, VSS : 기준 전위(GND) 단자
5. DRAM 메모리 셀
ㅇ 메모리 셀 구성 : 트랜지스터 1개 + 커패시터 1개(1T1C)
- nMOS 1개
. 게이트에 워드라인 인가
. 게이트 전압 인가 유무에 따라, 비트라인과 셀 커패시터 사이에 전자 흐름의 통로 역할
- 셀 커패시터 1개
. 용량 : 수십~수백 fF(펨토 패럿)
. 전자 채워지면 1, 비어지면 0 (전하 누설때문에, 주기적인 리프레시 필요)
ㅇ 메모리 셀 선택
- (M x N) 셀의 경우, M 비트의 행 주소 + N 비트의 열 주소 = 2M × 2N = 2M + N
- 2M 행(워드 라인)들 중 하나, 2N 열(비트 라인)들 중 하나로써, 특정 셀 선택 가능
* 실제 DRAM에서는, 한 번에 하나의 물리적 셀만 다루는 것이 아니라,
. 한 행을 활성화하여 Sense Amplifier에 올린 후,
. 열 선택을 통해 필요한 데이터 부분을 읽고 쓰는 방식으로 동작함