[반도체 용어] SRAM, DRAM, Nand Falsh 차이

SRAM
DRAM
NAND Falsh 

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이번 포스팅에서는 메모리반도체 SRAM, DRAM, NAND Flash의 차이에 대해서 알아보려고 한다.

 

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RAM(Random Access Memory)

RAM(Random Access Memory)은 휘발성 메모리로

임의의 주소에 접근(Random Access)할 때 걸리는 시간이 거의 동일하다는 뜻인데,

어떤 위치의 메모리 주소에서 데이터를 읽고 쓰는 시간이 거의 동일하다는 의미이다.

 

사용자가 자유롭게 내용을 읽고 쓰고 지울 수 있는 기억장치로, 

컴퓨터가 켜지는 순간부터 CPU는 연산을 하고 동작에 필요한 모든 내용이 전원이 유지되는 내내 이 기억장치에 저장된다.

 

'주기억장치'로 분류되며 보통 램이 많으면 한번에 많은 일을 할 수 있기에 '책상'에 비유되곤 한다.

책상이 넓으면 그 위에 여러가지 물품을 올려놓을 수 있고, 이후 그 물품을 다시 회수하면 그 물품이 있었다는 기록은 사라지기 때문이다.

 

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SRAM(Static Random Access Memory)

 

SRAM(Static Random Access Memory)은 정적 램이라고도 부르며, 내용을 한번 기록하면 전원이 공급되는 한 내용을 그대로 가지고 있는 램이다. 기본적으로 트랜지스터 등으로 구성된 논리 회로로 이루어지며 외부 신호에 따라 내부의 값을 유지하는 식으로 정보를 기록한다. 기억 능력을 가진 논리 회로를 플립플롭이라고 부른다.

 

SRAM은 DRAM의 100배 이상으로 접근 속도가 빠르지만 구조가 복잡해 공간을 많이 차지하므로 집적도를 높이기 어렵기 때문에

가격이 비싸고 대용량으로 제작하기가 어렵다. 그래서 빠른 속도가 요구되는 캐시메모리(Cache Memory)에 주로 사용된다.

 SRAM도 메모리가 많이 필요하지 않은 곳에는 여전히 메인 메모리로도 쓰이며,

특히 임베디드에서는 SRAM을 내장한 칩도 여전히 흔하다. DRAM과 달리 리프레시를 위한 추가 회로가 필요하지 않다는 장점이 있다.

 

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DRAM(Dynamic Random Access Memory)

 

DRAM은 Dynamic Random Access Memory으로, RAM의 한 종류이다.

 

우리가 말하는 '램'은 보통 DRAM이다. 

 

DRAM은 기록된 내용을 유지하기 위하여 주기적으로 재충전(Refresh)이 필요하다.

기본적으로 커패시터(Capacitor)로 이루어지며 충전 상태로 정보를 기록하는데,

계캐퍼시터가 시간이 지나면 저절로 방전되기 때문에 계속해서 재충전이 필요하다.

 

DRAM은 속도가 SRAM보다는 느리지만 구조가 간단하여 집적도를 쉽게 높일 수 있다.

SRAM이 보통 트랜지스터 사이에서 루프를 돌리고 필요한 플립플롭의 구조상 최소 4개 이상으로 셀 하나를 만들지만

DRAM은 트랜지스터 하나와 캐패시터 하나로 만들어져 있기에 고집적화가 가능하다.

또한 SRAM에 비해서 가격이 매우 싸고 전력 소비도 많지 않아 CPU의 주 기억 장치로 가장 많이 사용되고 있다.

 

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NAND Flash

우선 플래시 메모리(Flash Memory)는 비휘발성 반도체 저장장치로, 전기적으로 자유롭게 재기록이 가능하다.

ROM의 일종인 EEPROM으로부터 발전하여 현재의 모습으로 정착했다.

예전에는 한 번만 기록이 가능했던 PROM(Programmable ROM)과 삭제가 가능했던 EPROM(Erasable PROM) 2가지의 메모리 방식들이 있었다.

 

플래시 메모리는 비휘발성, 즉 전원을 꺼도 데이터가 남기 때문에, 데이터 저장이 필요한 전자 제품들에 들어간다.

작고 가벼우면서도, 자기 매체나 광학 매체에 비해 기계적인 충격에도 강하고, 직사광선, 고온, 습기에도 강하다.

 

같은 반도체지만, 휘발성인 램(SRAM,DRAM)과 속도 면에서 비교했을 때 쓰기 속도가 매우 느린 편이다.

게다가 한 셀에 여러 단계의 값을 지정하는 MLC형은 한 셀에 한 단계의 값만 저장하는 SLC에 비해 더 더욱 쓰기가 느리다.

읽기 속도 역시 DRAM과 비교할 수 없이 느리고, SRAM과는 비교하기 힘들게 느리다.

 

그럼에도 불구하고 SSD가 하드 디스크에 비해 빠를 수 있는 이유는 내용을 여러 플래시 메모리에 분산해 읽고 쓰기 때문이다.

이를 인터리빙(Interleaving)이라고 부른다.

전송 속도가 메모리의 갯수 비례하기 때문에 전체적으로는 매우 빠른 속도 구현이 가능하다.

 

플래시 메모리 중에서도 NAND Flash 메모리는

반도체 셀이 직렬로 배열되어 있는 플래시 메모리이다.

 

플래시 메모리는 반도체 칩 내부의 전자회로 형태에 따라 직렬로 연결된 낸드 플래시와

병렬로 연결된 노어 플래시(NOR Flash)로 구분된다.

낸드 플래시는 용량을 늘리기 쉽고 쓰기 속도가 빠른 반면 노어 플래시는 읽기 속도가 빠른 장점을 갖고 있다.

 

낸드 플래시는 저장단위인 셀을 수직으로 배열하는 구조이기 때문에 좁은 면적에 많은 셀을 만들 수 있어 대용량화가 가능하다.

또한 데이터를 순차적으로 찾아가 읽기 때문에 노어 플래시보다 읽기 속도는 느리지만,

별도로 셀의 주소를 기억할 필요가 없어 쓰기속도는 훨씬 빠르다.

 

이처럼 낸드 플래시는 소형화, 대용량화가 가능하기 때문에 다양한 모바일 기기 및 전자제품의 저장장치로 사용되고 있다.

 

DRAM과 낸드플래시를 비교해보자면,

낸드플래시는 플로팅 게이트(Floating Gate)의 기여로 집적도가 높지만

동시에 플로팅 게이트의 영향으로 동작 속도는 떨어진다는 특징이 있는 반면,

디램은 캐패시터가 MOS 트랜지스터(Tr)와 분리되어 있어 집적도는 떨어지지만 스위칭 속도는 매우 빠르다는 장점이 있다.

 

 

 

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