DRAM

DRAM

1. DRAM概念

DRAM，即动态随机存储器，一般由单MOS晶体管和电容器组成。

2. DRAM存储元

2.1 DRAM存储元结构及01存储

SRAM存储元是一个触发器，具有两个稳定的状态。但是SRAM使用MOS管数量多，成本大，价格高昂。

DRAM简化了存储元的结构，减少了MOS管的使用，所以存储密度更高；使用了电容器来表示数据的存储。

• 当电容器充满电时，代表存储了1。
• 当电容器放电至没有电时，代表存储了0。

2.2 DRAM读、写、刷新过程

这里讲一下MOS管和电容器如何存储01数据以及为何要进行刷新操作：

1. MOS管的漏极与电容器相连并接地，当MOS管的栅极通电（即高电平时)，PN结被导通，形成N沟道，源极和漏极导通。
2. 如果给MOS管的源极输入高电平，即数据1。这时，没电的电容器开始充电，充满电后就代表存储了1，一般充电过程大约几纳秒（因为电容器容量极小，大约\(10^{-15}F\)，只是起表示数据作用）；如果输入低电平，则充满电的电容器开始放电（因为源极和漏极导通），放电结束后没有电的电容器代表数据0。
3. 电容器的放电操作可以视为读操作，因为我们可以通过打开输出缓冲器/读放（读出放大器）获取数据。可以发现读操作是会对存储数据有破坏作用的：因为电容器放电在没有高电平输入的情况下是不可逆的，读一个1，存储该1的存储元被改写为0；同时，未读写的存储元也要定期刷新，因为电荷量会逐渐泄露而减少（1漏电至0）。
   所以，需要在读操作后添加刷新操作，同时对未读写数据进行定期刷新，将被破坏的数据进行恢复。

（1）写1到存储元和写0到存储元

​ 前文已提到，这里不再赘述。

​ 注意写操作中输入缓冲器打开（\(R/\overline{W}\)为低），输入\(D_{IN}=1或0\)到存储位元上；刷新缓冲器和输出缓冲器/读放要关闭，行选线为高电平因为要导通MOS管。

（2）从存储位元读出1

​ 首先行选线为高电平，导通MOS管。

​ 输出缓冲器/读放要打开（\(R/\overline{W}\)为高），输入缓冲器和刷新缓冲器要关闭。

​ 如果当前存储元是1，就把1送到位线上，通过输出缓冲器/读放（读出放大器）使\(D_{OUT}=1\)。

（3）刷新存储位元的1

​ 前文讲了刷新数据的原因。

​ 读出的过程中可以完成刷新：读出1，输入缓冲器关闭，刷新缓冲器打开，输出缓冲器/读放打开，读出的数据\(D_{OUT}=1\)又经刷新缓冲器送到位线上再经MOS管写到电容上，存储元存储1。

注意：

1. 输入缓冲器与输出缓冲器是互锁的，因为读操作和写操作是互斥的，不会同时发生。
2. 读、写、刷新操作时行选线都是高电平，MOS管都是导通的。