Alles, was Sie über SRAM wissen müssen

SRAM wurde 1963 bei Fairchild Electronics erfunden und war einer der Hauptgründe für die schnelle Weiterentwicklung des CMOS-Fertigungsprozesses, der 1959 erfunden worden war.

Der Hauptunterschied zu DRAM besteht darin, dass zum Speichern der einzelnen Bits eine Verriegelungsschaltung verwendet wird, die auch Flip-Flop-Schaltung genannt wird. Die Zellen müssen nicht ständig neu geladen werden, was zu einem geringen Stromverbrauch im Leerlauf führt, obwohl er bei Lese- und Schreibzugriffen höher als bei DRAM ist. Low Power SRAM optimiert den Stromverbrauch bei Lese- und Schreibzugriffen.

Die Flip-Flop-Schaltung erfordert jedoch sechs Transistoren, vier zum Speichern eines Bits und zwei zur Steuerung des Zugriffs auf die Zelle. Diese Struktur ist komplexer und benötigt mehr Platz, was SRAM teurer macht und die Speicherdichte verringert.

Die ersten SRAMs waren asynchrone SRAMs, d. h. die Speicherbausteine sind nicht von einem externen Taktgeber abhängig. SRAM kann sich in drei Zuständen befinden: Standby, Lesen und Schreiben. Sobald es also den Befehl erhält, kann es entsprechend dem Befehl lesen oder schreiben.

Asynchrones SRAM wird häufig in Cache-Speichern, als Pufferspeicher in Festplatten oder in Netzwerkgeräten wie Switches und Routern eingesetzt. Weitere Anwendungsbereiche sind beispielsweise Netzwerkdrucker, beispielsweise zum Speichern des zu druckenden Bildes.

Mitte der 1990er Jahre stieg die Zahl der elektronischen Geräte stark an und mit ihnen der Bedarf an schnelleren Speichern beziehungsweise einem schnelleren Speicherzugriff. Das führte zur Einführung des asynchronen schnellen SRAM (AFSRAM). Seine verbesserte Prozess- und eine fortschrittliche Designtechnologie erzielten eine höhere Leistung und kürzere Zugriffszeiten. Ohne den Overhead eines Taktsignals war AFSRAM ideal für Anwendungen, in denen Geschwindigkeit gefragt ist, wie z. B. eingebettete Systeme, Cache-Speicher oder Grafikkarten.

Mit der Einführung von Hochleistungsprozessoren, Mikrocontrollern und FBGAs geriet asynchrones SRAM zunehmend an seine Grenzen, da es einfach zu lange dauert, vom Ruhezustand in den Lese- oder Schreibmodus zu wechseln. Aus diesem Grund wurde eine synchrone SRAM-Variante eingeführt. Mit Hilfe von einem oder mehreren Taktgebern werden die Zugriffs- und Zykluszeiten auf die des Prozessors abgestimmt.

Pseudo-SRAM entstand als Lösung, um SRAM-ähnliche Funktionen zu einem kleineren Preis zu bieten. PSRAM basiert auf DRAM-Zellen, die mit zusätzlichen Schaltkreisen ausgestattet sind, um die Eigenschaften von SRAM zu imitieren. Dadurch können ähnliche Geschwindigkeiten und Zugriffszeiten bei geringeren Kosten erreicht werden. Bei Unterhaltungselektronik sowie einigen Embedded Systemen zählt jeder Cent in der Produktion und da ist SRAM zu teuer, insbesondere wenn größere Speichergrößen benötigt werden.

In Bereichen wie beispielsweise der Automobilelektronik wird SRAM normalerweise direkt mit dem Mikroprozessor, Mikrocontroller oder FBGA integriert. SRAM ist zwar pro Bit teurer als DRAM, aber durch die Integration des Speichers direkt in den Prozessor werden weniger Speicherchips benötigt. Dies verbessert die Kosteneffizienz und den Gesamtstromverbrauch des Chips.

SRAM hat sich in den mehr als 60 Jahren seit seiner Einführung als Speicher der Wahl für Anwendungen etabliert, bei denen geringere Latenzzeiten und Zuverlässigkeit im Fokus stehen. Embedded SRAM behauptet sich nach wie vor als Hochleistungsspeicher, der in unmittelbarer Nähe von leistungsstarken Logikchips integriert werden kann. Da SRAM aber nicht in gleicher Maßen skaliert werden kann wie moderne Prozessoren, stößt SRAM im Punkt Energieverbrauch und Leistung langsam an seine Grenzen.

Daher werden so genannte neue Speichertechnologien wie MRAM, FRAM oder ReRAM als SRAM-Ersatz interessant. MEMPHIS Elektronik bietet MRAM von Netsol und ReRAM und FRAM von RAMXEED. Winbond verfolgt mit seiner Cube-Architektur einen alternativen Ansatz und integriert DRAM, MRAM und ReRAM.

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