____ _ _ _ _
| _ \ ___ | |_ (_) _ __ ___ __| | (_) __ _
| |_) | / _ \ | __| | | | '_ \ / _ \ / _| | | | / _ |
| _ < | __/ | |_ | | | |_) | | __/ | (_| | | | | (_| |
|_| \_\ \___| \__| |_| | .__/ \___| \__,_| |_| \__,_|
|_|
- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b- `b
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
Dynamic Random Access Memory
part 10/16 · 54.3 KB total
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
Mit der Einführung synchroner DRAMs wurden zunächst 2 (16 MiB SDRAM), dann 4 (64 MiB SDRAM, DDR-SDRAM), 8 (DDR-3-SDRAM) oder sogar 16 und 32 (RDRAM) Speicherbänke eingeführt. Speicherbänke zeichnen sich dadurch aus, dass sie jeweils eigene Adressregister und Leseverstärker besitzen, so dass nun jeweils pro Bank eine Zeile aktiviert sein konnte. Durch den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Bänke kann man hohe Latenzzeiten vermeiden, denn während eine Bank gerade Daten liefert, darf der Speichercontroller bereits Adressen für eine andere Bank senden.
Prefetch
Die im Vergleich zu einem SRAM deutlich geringere Geschwindigkeit eines DRAMs liegt in der Struktur und Funktionsweise des DRAMs begründet. (Lange Wortleitungen müssen aufgeladen werden, eine ausgelesene Zelle kann ihre Ladung nur langsam auf die Bitleitung ausgeben, der ausgelesene Inhalt muss bewertet und zurückgeschrieben werden.) Eine Verkürzung dieser Zeiten ist zwar generell über einen intern modifizierten Aufbau möglich, jedoch würde die Speicherdichte sinken und damit der Platzbedarf und somit der Herstellungspreis ansteigen.
Stattdessen wird ein Trick angewendet, um die externe Datentransferrate zu steigern, ohne die interne Geschwindigkeit erhöhen zu müssen. Bei dem sogenannten Prefetching werden pro Adressierung die Daten von mehreren Spaltenadressen ausgelesen und in einen Parallel-Seriell-Wandler (Schieberegister) geschrieben. Von diesem Puffer aus werden die Daten mit der höheren (externen) Taktrate ausgegeben. Dadurch erklären sich auch die mit synchronen DRAMs eingeführten Daten-Bursts und insbesondere ihre jeweilige minimale Burstlänge (sie entspricht gerade der Länge des als Parallel-Seriell-Wandlers eingesetzten Schieberegisters und damit dem Prefetch-Faktor):
SDR-SDRAM
Prefetch = 1: Es wird pro Leseanforderung 1 Datenbit pro Datenpin ausgelesen.
DDR-SDRAM
Prefetch = 2: Es werden pro Leseanforderung 2 Datenbits pro Datenpin ausgelesen und in einem Datenburst der Länge 2 ausgegeben.
DDR2-SDRAM
Prefetch = 4: Es werden pro Leseanforderung 4 Datenbits pro Datenpin ausgelesen und in einem Datenburst der Länge 4 ausgegeben.
DDR3- und DDR4-SDRAM
Prefetch = 8: Es werden pro Leseanforderung 8 Datenbits pro Datenpin ausgelesen und in einem Datenburst der Länge 8 ausgegeben.
LPDDR4- und DDR5-SDRAM
Prefetch = 16: Es werden pro Leseanforderung 16 Datenbits pro Datenpin ausgelesen und in einem Datenburst der Länge 16 ausgegeben.
Redundanz
Mit der Erhöhung der Speicherdichte steigt die Wahrscheinlichkeit defekter Speicherzellen. Zur Steigerung der Ausbeute an funktionsfähigen DRAMs werden sogenannte redundante Elemente im Chipdesign vorgesehen. Dabei handelt es sich um zusätzliche Zeilen- und Spaltenleitungen mit entsprechenden Speicherzellen. Werden beim Test der Chips fehlerhafte Speicherzellen festgestellt, so wird die betroffene Wort- oder Zeilenleitung deaktiviert. An ihre Stelle tritt eine (oder mehrere) Wort- oder Zeilenleitung aus der Menge der ansonsten unbenutzten redundanten Elemente (Remapping).
Um diese Konfigurationsänderung dauerhaft im DRAM abzuspeichern, sind folgende Verfahren im Einsatz:
• Mit Hilfe eines fokussierten Laserpulses werden entsprechend vorbereitete Kontakte in den Dekodierungschaltungen der Zeilen- oder Spaltenadresse verdampft (laser-fuse).
• Mit Hilfe eines elektrischen Überspannungspulses werden elektrische Kontakte entweder geöffnet (e-fuse) oder (z. B. durch Zerstören einer dünnen isolierenden Schicht) geschlossen (anti e-fuse).
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────