静态随机存取存储器

靜態隨機存取記憶體（，縮寫：SRAM）是隨機存取記憶體的一種。所謂的「靜態」，是指這種存储器只要保持通電，裡面儲存的-{zh-hans:数据; zh-hant:資料}-就可以恆常保持。相對之下，動態隨機存取記憶體（DRAM）裡面所儲存的数据就需要週期性地更新。然而，當電力供應停止時，SRAM儲存的数据還是會消失（被称为易失性存储器），這與在斷電後還能儲存資料的ROM或快閃記憶體是不同的。

设计

SRAM由存储矩阵、地址译码器和读/写控制电路组成，容量的扩展有两个方面：位数的扩展用芯片的并联，字数的扩展可用外加译码器控制芯片的片选输入端。SRAM中的每一bit储存在由4个场效应管（M1, M2, M3, M4）构成两个交叉耦合的反相器中。另外两个场效应管（M5, M6）是储存基本单元到用于读写的位线（Bit Line）的控制开关。

反相器是一种电路器件，其输出是输入的逻辑非。如图所示的CMOS静态反相器，由两个互补的金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）组成，源极连接在高电平的是P沟道场效应管，源极连接在低电平的是N沟道场效应管。输入电路接在两个场效应管的栅极上，输出电路从两个场效应管的连接处接出。当输入低电平，则P沟道场效应管-{zh-hans:开通; zh-hant:導通}-，N沟道场效应管关闭，输出高电平。当输入高电平，则N沟道场效应管-{zh-hans:开通; zh-hant:導通}-，P沟道场效应管关闭，输出低电平。这就实现了“反相”输出。

一个SRAM基本单元有0 和 1两个电平稳定状态。SRAM基本单元由两个CMOS反相器组成。两个反相器的输入、输出交叉连接，即第一个反相器的输出连接第二个反相器的输入，第二个反相器的输出连接第一个反相器的输入。这就能实现两个反相器的输出状态的锁定、保存，即储存了1个位元的状态。

除了-{zh-hans:6管; zh-hant:6電晶體}-的SRAM，其他SRAM还有-{zh-hans:8管; zh-hant:8電晶體}-、-{zh-hans:10管; zh-hant:10電晶體}-甚至每个位元使用更多的晶体管的-{zh-hans:实现; zh-hant:實作}-。这可用于实现多端口（port）的读写访问，如-{zh-hans:显存; zh-hant:顯示記憶體}-或者暫存器檔案的多口SRAM电路的实现。

一般说来，每个基本单元用的晶体管数量越少，其占用面积就越小。由于硅晶片（silicon wafer）的生产成本是相对固定的，因此SRAM基本单元的面积越小，在硅晶片上就可以制造更多的位元存储，每位元存储的成本就越低。 

内存基本单元使用少于6个晶体管是可能的—如-{zh-hans:3管; zh-hant:3電晶體}-甚至-{zh-hans:单管; zh-hant:單電晶體}-，但-{zh-hans:单管; zh-hant:單電晶體}-储存单元是DRAM，不是SRAM。

访问SRAM时，字线（Word Line）加高电平，使得每个基本单元的两个控制开关用的晶体管M5与M6-{zh-hans:开通; zh-hant:導通}-，把基本单元与位线（Bit Line）连通。位线用于读取或写入基本单元的保存的状态。虽然不是必须两条-{zh-hans:取反; zh-hant:反相}-的位线，但是这种-{zh-hans:取反; zh-hant:反相}-的位线有助于改善雜訊-{zh-hans:容限; zh-hant:容許值}-.

与动态存储器（DRAM）相比，SRAM的带宽有很大改进—由于两條位线是反相，这种差分信号使得SRAM的抗雜訊干扰能力很强。而DRAM的位线连接到存储电容，受困于电荷共享（charge sharing）使得其位线信号上下波动。另一项差别使得SRAM更快是其-{zh-hans:地址线; zh-hant:位址線}-各位元是同时工作选择出目标存储单元的字线，而DRAM往往为了降低成本，是先送出低半段的-{zh-hans:地址线; zh-hant:位址線}-的各-{zh-hans:比特; zh-hant:位元}-，然后再送出高半段的-{zh-hans:地址线; zh-hant:位址線}-的各bit，这降低了DRAM封装的-{zh-hans:地址; zh-hant:位址}-引脚的数量。

有m條-{zh-hans:地址线; zh-hant:位址線}-与n條-{zh-hans:数据线; zh-hant:資料線}-的SRAM，其存储容量是2m个-{zh-hans:字; zh-hant:字元}-（word），2m×nbit.每个-{zh-hans:字; zh-hant:字元}-的长度至少是64bit。

SRAM操作

SRAM的基本单元有3种状态：电路处于-{zh-hans:空闲; zh-hant:閒置}-（） 、读取（）与寫入（）。SRAM的读取或写入模式必须分别具有可读（）与写入稳定（）。

-{zh-hans空闲; zh-hant:閒置}-
如果字线没有被选为高电平，那么作为控制用的M5与M6两个晶体管处于断路，把基本单元与位线隔离。由M1 – M4组成的两个反相器继续保持其状态，只要保持与高、低电平的连接。

读取
假定储存的内容为1,即在Q处的电平为高。读取周期開始時，两條位线-{zh-hans:预充值; zh-hant:初始值}-为逻辑1，随后字线WL-{zh-hans:充高; zh-hant:提高}-电平，使得两个访问控制晶体管M5与M6通路。第二步是保存在Q的值與位元線BL的-{zh-hans:预充值; zh-hant:初始值}-相同，所以BL保持邏輯1，而Q與BL的-{zh-hans:预充值; zh-hant:初始值}-不同，使得BL經由M1与M5放電而變成邏輯0（即Q的高电平使得晶体管M1通路）。在位线BL一侧，晶体管M4与M6通路，把位线连接到VDD所代表的逻辑1（M4作为P沟道场效应管，由于栅极加了Q的低电平而M4通路）。如果储存的内容为0,相反的电路状态将会使BL为1而BL为0。只需要BL与BL有一个很小的电位差，读取的放大电路将会辨识出哪條位线是1哪條是0。敏感度越高，读取速度越快。 

寫入
写入周期開始時，把要写入的状态加载到位线。如果要写入0，则设置BL为1且BL为0。随后字线WL加载为高电平，位线的状态被载入SRAM的基本单元。这是-{zh-hans:通过; zh-hant:透過}-位线输入驱动能力设计的比基本单元相对较弱的晶体管更为强壮，使得位线状态可以覆盖基本单元交叉耦合的反相器的以前的状态。

总线行为

访问时间为70ns的RAM在位址設定完成且有效之後，會在70ns之內將資料輸出。数据将继续保持有效约5－10ns。起、落时间将影响有效时间槽（）约5ns。如果先读入低半段地址，将会多耗费30ns。

应用与使用

特性
SRAM是比DRAM更为昂贵，但更为快速、非常低功耗（特别是在空闲状态）。因此SRAM首选用于带宽要求高，或者功耗要求低，或者二者兼而有之。SRAM比起DRAM更为容易控制，也更是随机访问。由于复杂的内部结构，SRAM比DRAM的占用面积更大，因而不适合用于更高储存密度低成本的应用，如PC内存。

时钟频率与功耗
SRAM功耗取决于它的访问频率。如果用高频率访问SRAM，其功耗比得上DRAM。有的SRAM在全带宽时功耗达到几个瓦特量级。另一方面，SRAM如果用于温和的时钟频率的微处理器，其功耗将非常小，在空闲状态时功耗可以忽略不计—几个微瓦特级别。

SRAM用于：
 通用的产品
 asynchronous界面，例如28-{zh-hans:针; zh-hant:腳}-32Kx8的chip（通常命名为XXC256），以及类似的产品最多16 Mbit每片
 synchronous界面，通常用做高速缓存（cache）以及其它要求突发传输的应用，最多18 Mbit（256Kx72）每片
 -{zh-hans:集成; zh-hant:整合}-于芯片内
 作为微控制器的RAM或者cache（通常从32 bytes到128 kilobytes）
 作为x86等微處理器的快取（如L1、L2、L3）
 作为寄存器（参见寄存器堆）
 用于特定的ICs或ASIC（通常在几千字节量级）
 用于FPGA与CPLD

嵌入式应用
工业与科学用的很多子系统，汽车电子等等都用到了SRAM。现代设备中很多都嵌入了几千字节的SRAM。实际上几乎所有实现了电子-{zh-hans:用户界面; zh-hant:使用者介面}-的现代设备都可能用上了SRAM，如玩具。数码相机、手机、音响合成器等往往用了几兆字节的SRAM。 -{zh-hans:实时信号处理电路; zh-hant:即時訊號處理電路}-往往使用-{zh-hans:双口; zh-hant:雙埠}-（dual-ported）的SRAM。

用于计算机
SRAM用于PC、工作站、路由器以及-{zh-hans:外设; zh-hant:外接設備}-：内部的CPU高速缓存，外部的突发模式使用的SRAM缓存，硬盘缓冲区，路由器缓冲区，等等。LCD显示器或者打印机也通常用SRAM来缓存数据。SRAM做的小型缓冲区也常见于CDROM与CDRW的驱动器中，通常为256 KiB或者更多，用来缓冲音轨数据。线缆调制解调器及类似的连接于计算机的设备也使用了SRAM。

爱好者
搭建自己的处理器的业余爱好者更愿意选用SRAM，这是由于其易用性的工作界面。没有DRAM所需的-{zh-hans:刷新; zh-hant:更新}-周期；-{zh-hans:地址; zh-hant:位址}-总线与-{zh-hans:数据; zh-hant:資料}-总线直接访问而不是像DRAM那样地址、数据信号共用数据线，通过多路复用器访问。SRAM通常只需3个控制信号：Chip Enable (CE), Write Enable (WE)与Output Enable（OE）。对于同步SRAM,还需要时钟信号（Clock，CLK）。

SRAM的类型

非揮發性SRAM

非揮發性SRAM（Non-volatile SRAM，nvSRAM）具有SRAM的标准功能，但在失去电源供电时可以保住其-{zh-hans:数据; zh-hant:資料}-。非揮發性SRAM用于网络、航天、医疗等需要关键场合—保住-{zh-hans:数据; zh-hant:資料}-是关键的而且不可能用上电池。

异步SRAM

异步SRAM（Asynchronous SRAM）的容量从4 Kb到64 Mb。SRAM的快速访问使得异步SRAM适用于小型的cache很小的嵌入式处理器的主内存，这种处理器广泛用于工业电子设备、测量设备、硬盘、网络设备等等。

根据晶体管类型分类

双极性结型晶体管（用于TTL与ECL）—非常快速但是功耗巨大
MOSFET（用于CMOS）—本文详细介绍的类型，低功耗，现在应用广泛。

根据功能分类
异步—独立的时钟频率，读写受控于-{zh-hans:地址线; zh-hant:位址線}-与-{zh-hans:控制使能; zh-hant:控制致能}--{zh-hans:信号; zh-hant:訊號}-。
同步—所有工作是时钟脉冲边沿开始，-{zh-hans:地址线; zh-hant:位址線}-、-{zh-hans:数据线; zh-hant:資料線}-、控制线均與时钟脉冲配合。

根据特性分类
零总线翻转（Zero bus turnaround，ZBT）—SRAM总线从写到读以及从读到写所需要的时钟周期是0
同步突发SRAM（synchronous-burst SRAM，syncBurst SRAM）—
DDR SRAM—同步、单口读/写，双数据率I/O
QDR SRAM（Quad Data Rate (QDR) SRAM）—同步，分开的读/写口，同时读写4个字（word）。

根据触发类型
 二进制計算機SRAM
 三进制計算機SRAM

参见

 DRAM,包括PSRAM (pseudo-static RAM)
 闪存
 晶体管

参考文献

電腦記憶體
集成电路