DRAM이란?
DRAM은 메모리 반도체 종류 중 하나인데, 메모리 반도체는 말 그대로 data를 저장하는 용도로 사용되는 반도체를 말합니다.
메모리 반도체는 크게 RAM과 ROM으로 나누어집니다.
RAM(Random Access Memory)은 휘발성 메모리라고도 하는데, 전원이 꺼지면 data가 날라 가기 때문에 휘발성 메모리라고 합니다.
ROM(Read Only Memory)는 비휘발성 메모리라고도 하는데, 전원이 꺼져도 data가 날라 가지 않고 계속 유지되기 때문입니다.
DRAM의 구성
하나의 DRAM(Dynamic Random Access Memory)은 1 Transistor와 1 Capacitor로 구성되어 있습니다.
DRAM의 동작원리
Data Write
DRAM에 data를 write 하는 방법은 다음과 같습니다. 먼저 word line에 high신호를 인가하여 해당 Tr cell을 'ON'상태로 만들어준 후, bit line에 쓰려고 하는 data 전압 값인 VDD나 0을 인가시켜줍니다. 쉽게 말하면 bit line에 1 또는 0의 값을 인가시키는 것을 의미합니다. 만약 Data가 '1'이면 Cap은 charge 되고, Data가 '0'이면 Cap은 discharge가 되면서 data가 write 되는 것입니다.
즉,
WL=high, BL=high 라면, Cap=charge -> data '1'을 write,
WL=high, BL=low 라면, Cap=discharge -> data '0'을 write라고 생각하시면 됩니다.
Data Read
DRAM의 read동작은 write보다는 좀 더 복잡하고 어렵습니다.
먼저 Write와 동일하게 Read 하려고 하는 DRAM cell의 TR을 'ON'시키기 위해서 WL에 high 신호를 인가시켜 준 후, bit line에는 VDD/2를 인가시켜 줍니다. 만약 DRAM의 data가 '1'이라면 즉, Cap에 VDD가 있는 상태라면 Cap에 있는 전하들이 bit line으로 서서히 이동하면서 결국 VDD/2는 약간 증가하게 될 것입니다. 반대로 Cap에 '0'이 있는 상태라면 VDD/2의 전하들이 Cap으로 이동하여 VDD/2는 약간 감소하게 될 것입니다.
이렇게 발생되는 bit line의 전위차를 sense amplifier에서 비교하여 값을 증폭시키고, 해당 data가 '0'인지 '1'인지를 판단하게 되는 것입니다.
즉,
WL=high, BL=VDD/2일 때, BL이 VDD/2보다 증가하면 -> data '1'을 read,
WL=high, BL=VDD/2일 때, BL이 VDD/2보다 감소하면 -> data '0'을 read라고 생각하시면 됩니다.
DRAM의 특징
DRAM은 Capacitor에 전하를 저장함으로써 data를 기록합니다. 하지만 cap(capacitor)은 전자가 조금씩 누설되기 때문에 시간이 지나면 전하를 모두 잃어버려 data를 잃게 됩니다. 이를 방지하기 위해서 주기적으로 cap에 전하를 채워주는 refresh동작이 필요하며 이러한 성질 때문에 Dynamic RAM이라고 불리는 것입니다.
참고로 SRAM은 Static RAM으로써 DRAM과 달리 refresh 동작이 따로 필요 없이 전원만 공급된다면 data를 잃어버리지 않습니다. 또한, DRAM에 비해 속도도 훨씬 빠릅니다. 그럼에도 DRAM이 더 많이 사용되는 이유는 싼 가격과 SRAM에 비해 단순한 구조 때문입니다. 단가와 높은 집적도를 통한 칩의 소형화는 기업의 입장에서 절대 포기할 수 없는 것들입니다. 그렇기 때문에 DRAM은 SRAM과 더불어 끊임없이 사용되고 있으며 스마트폰, PC, 태블릿, 노트북 등 대부분의 전자기기에서 사용되고 있습니다.
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