由浅入深介绍各种新型存储器

由于快取存储器（SRAM）与主存储器（SDRAM、DDR）是执行程序用来"暂时储存"程序与资料的地方，与处理器内的运算单位直接使用汇流排（Bus）连接，一般都是用"位"（bit）来计算容量；而辅助存储器是"永久储存"程序与资料的地方，由于一个位组（Byte）可以储存一个半型字，因此一般都是用"位组"（Byte）来计算容量。

▲ 图三：手机主要芯片的系统方块图（System block diagram）。

静态随机存取存储器（SRAM：Static RAM）

以 6 个电晶体（MOS）来储存 1 个位（1bit）的资料，而且使用时"不需要"周期性地补充电源来保持记忆的内容，故称为"静态"（Static）。

SRAM 的构造较复杂（6 个电晶体储存 1 个位的资料），不使用电容所以存取速度较快，但是成本也较高，因此一般都制作成对容量要求较低但是对速度要求较高的存储器，例如：中央处理器（CPU）内建 256KB、512KB、1MB 的"快取存储器"（Cache memory），一般都是使用 SRAM。

动态随机存取存储器（DRAM：Dynamic RAM）

以一个电晶体（MOS）加上一个电容（Capacitor）来储存一个位（1bit）的资料，而且使用时"需要"周期性地补充电源来保持记忆的内容，故称为"动态"（Dynamic）。

DRAM 构造较简单（一个电晶体加上一个电容），由于电容充电放电需要较长的时间造成存取速度较慢，但是成本也较低，因此一般制作成对容量要求较高但是对速度要求较低的存储器，例如：个人电脑主机板通常使用 1GB 以上的 DDR-SDRAM 就是属于一种 DRAM。由于处理器的速度越来越快，传统 DRAM 的速度已经无法满足要求，因此目前都改良成 SDRAM 或 DDR-SDRAM 等两种型式来使用。

同步动态随机存取存储器（SDRAM：Synchronous DRAM）

中央处理器（CPU）与主机板上的主存储器（SDRAM）存取资料时的"工作时脉"（Clock）相同，故称为"同步"（Synchronous）。由于 CPU 在存取资料时不需要"等待"（Wait）因此效率较高，SDRAM 的存取速度较 DRAM 快，所以早期电脑主机板上都是使用 SDRAM 来取代传统 DRAM，不过目前也只有少数工业电脑仍然使用 SDRAM。

DRAM 使用一个电晶体（MOS）与一个电容来储存一个位的资料（一个 0 或一个 1），如图四（a）所示，当电晶体（MOS）不导通时没有电子流过，电容没有电荷，代表这一个位的资料是 0，如图四（b）所示；当电晶体（MOS）导通时（在闸极施加正电压），电子会由源极流向汲极，电容有电荷，代表这一个位的资料是 1，为了要将这些流过来的电荷"储存起来"，因此必须使用一个微小的电容，如图四（c）所示，DRAM 就是因为电容需要时间充电，所以速度比 SRAM 还慢。▲ 图四：动态随机存取存储器（DRAM）的结构与工作原理示意图。

动态随机存取存储器的缺点

动态随机存取存储器（DRAM）是以一个电晶体加上一个电容来储存一个位（1bit）的资料，由于传统 DRAM 的电容都是使用"氧化矽"做为绝缘体，氧化矽的介电常数不够大（K 值不够大），因此不容易吸引（储存）电子与电洞，造成必须不停地补充电子与电洞，所以称为"动态"，只要电脑的电源关闭，电容所储存的电子与电洞就会流失，DRAM 所储存的资料也就会流失。

要解决这个问题，最简单的就是使用介电常数够大（K 值够大）的材料来取代"氧化矽"为绝缘体，让电子与电洞可以储存在电容里不会流失。目前业界使用"钛锆酸铅"（PZT）或"钽铋酸锶"（SBT）这种介电常数很大（K 值很大）的"铁电材料"（Ferroelectric material）来取代氧化矽，则可以储存电子与电洞不会流失，让原本"挥发性"的动态随机存取存储器（DRAM）变成"非挥发性"的存储器称为"铁电随机存取存储器"（Ferroelectric RAM，FRAM）。