SRAMKonstruktionen

SRAMKonstruktionen bezeichnet die Schaltungs- und Layout-Ansätze zur Umsetzung von Speicherzellen im statischen RAM (SRAM). SRAM speichert Bits in bistabilen Zellen, die ohne regelmäßiges Refreshing funktionsfähig bleiben, im Gegensatz zu DRAM. Die gängigste Grundlage ist eine pair cross-koupled Inverter, die zwei stabile Zustände erzeugen, verbunden durch zwei Zugriffstransistoren zu den Bitlinien.

Die klassische 6T-SRAM-Zelle besteht aus zwei komplementären Inverter-Paaren, die über zwei NMOS-Zugriffstransistoren mit den Bitlinien BL und BLB verbunden sind. Der Schreibvorgang erfolgt durch Aktivieren des Word Lines (WL) und das Anlegen der zu schreibenden Werte an BL bzw. BLB. Der Lesevorgang nutzt ebenfalls die Zugriffstransistoren, typischerweise mit vorab auf Vdd voreingestellten Bitlinien und einem Sense-Verstärker, der Unterschiede zwischen den beiden Zuständen erkennt. Aufgrund der gemeinsamen Bitlinien ist der Lesevorgang potenziell störanfällig (Read-Disturbance), insbesondere bei geringen Stabilitätsmargen (SNM).

Um Stabilität, Dichte und Geschwindigkeit zu optimieren, wurden SRAM-Konstruktionen mit separaten Leseports entwickelt, wie 8T-, 9T-, 10T- und 12T-Zellen. Diese fügen zusätzliche Transistoren hinzu, um den Lese- oder Schreibpfad zu isolieren, Leseverzerrungen zu verringern und Write-Assist-Margen zu verbessern. Die höheren Transistorzahlen kosten jedoch Platz und Energie pro Zelle und verringern die speicherte Dichte.

ANwendungen und Trends: In Cache- und Embedded-Memory-Umgebungen priorisieren Entwickler Stabilität, Geschwindigkeit und niedrige Verlustleistung häufig gegenüber maximaler Dichte. Mit fortschreitenden Halbleiterprozessen kommen neue Transistortopologien zum Einsatz, um SNM, Variationsanfälligkeit und Leckströme besser zu kontrollieren.