02. DRAM Write & Read

DRAM의 write(쓰기) 및 read(읽기) 동작은 액세스 트랜지스터를 통해 캐패시터에 데이터를 저장하거나, 그 데이터를 다시 읽어오는 과정으로 이루어집니다. 이 과정은 비트 라인, 워드 라인, 트랜지스터, 캐패시터가 상호작용하여 동작합니다.

1. Write(쓰기) 동작 과정

DRAM에 데이터를 기록하는 과정은 다음과 같습니다:

1. 워드 라인 활성화: DRAM 제어기가 원하는 메모리 주소에 대응하는 워드 라인을 활성화합니다. 이는 해당 셀의 액세스 트랜지스터를 열어 주는 신호입니다. 워드 라인이 'HIGH' 상태가 되면, 해당 셀의 트랜지스터가 열리게 됩니다.
2. 비트 라인으로 데이터 전달: 기록하고자 하는 데이터(0 또는 1)가 비트 라인을 통해 해당 DRAM 셀로 전달됩니다. 비트 라인은 한쪽이 'HIGH'이고 다른 쪽이 'LOW'가 되는 차등 신호를 통해 0과 1을 구분합니다.
3. 캐패시터에 데이터 저장: 트랜지스터가 열린 상태에서, 비트 라인을 통해 들어온 데이터는 캐패시터에 전하로 저장됩니다. 만약 '1'을 쓰려면 캐패시터에 전하가 충전되고, '0'을 쓰려면 캐패시터가 방전됩니다.
4. 워드 라인 비활성화: 데이터가 캐패시터에 저장된 후, 제어기는 워드 라인을 비활성화합니다. 이로 인해 트랜지스터가 닫히고, 셀에 저장된 데이터는 유지됩니다. 이때 캐패시터의 전하는 시간이 지남에 따라 누설되므로, 리프레시(refresh) 과정이 필요합니다.

2. Read(읽기) 동작 과정

DRAM에서 데이터를 읽어오는 과정은 다음과 같습니다:

1. 워드 라인 활성화: 읽고자 하는 메모리 주소에 대응하는 워드 라인을 활성화하여 해당 DRAM 셀의 액세스 트랜지스터를 엽니다. 트랜지스터가 열리면 셀의 캐패시터에 저장된 전하가 비트 라인으로 전달됩니다.
2. 비트 라인의 전압 변화 감지: 캐패시터에 저장된 전하가 비트 라인으로 전달되면서, 비트 라인의 전압이 약간 변화하게 됩니다. 이 변화는 매우 미미하므로, 이를 증폭하기 위해 **감지 증폭기(sense amplifier)**가 필요합니다. 감지 증폭기는 비트 라인의 전압 변화를 감지하여 '0' 또는 '1'로 데이터를 판별합니다.
3. 데이터 복구 및 리프레시: DRAM에서 데이터를 읽는 과정은 캐패시터의 전하를 방전시키는 동작과 같습니다. 따라서 읽기 동작 후에는 데이터를 다시 원래 상태로 복구하기 위해 해당 셀에 리프레시가 이루어집니다. 즉, 캐패시터의 상태를 다시 기록하여 원래의 데이터를 유지합니다.
4. 워드 라인 비활성화: 데이터가 비트 라인을 통해 읽혀진 후, 워드 라인이 비활성화되어 트랜지스터가 닫히고, 셀은 다시 안정된 상태가 됩니다.

읽기/쓰기 동작에서의 중요 요소

• 감지 증폭기: 읽기 동작 시 비트 라인의 작은 전압 변화를 감지하고 증폭하여 데이터의 '0' 또는 '1' 상태를 확실하게 판별합니다.
• 리프레시(refresh): DRAM의 캐패시터는 시간이 지남에 따라 전하가 누설되기 때문에 주기적인 리프레시 동작이 필요합니다. 이는 데이터가 유지될 수 있도록 셀을 재충전하는 과정입니다.

DRAM의 읽기/쓰기 동작은 이처럼 간단한 구조로 빠르게 데이터를 처리할 수 있지만, 리프레시 과정이 필요하다는 단점이 있습니다.

 

 

*  https://vir-us.tistory.com/entry/Memory-DRAM%EC%9D%B4%EB%9E%80-%EA%B8%B0%EB%B3%B8%EB%8F%99%EC%9E%91-Read-Write-Refresh