Кіріспе

Компьютерлік жадтың түрі Динамикалық кездейсоқ сұранысқа жауап жады (динамикалық RAM немесе DRAM) – бұл кездейсоқ сұранысқа жауап жартылай өткізгіш жадтың түрі, ол әр бит деректі жад ұяшығында сақтайды, әдетте кішкентай конденсатор мен транзистордан тұрады, екеуі де металл-оксид-жартылай өткізгіш (MOS) технологиясына негізделген. Көптеген DRAM жад ұяшықтары конденсатор мен транзисторды пайдаланса, кейбіреулері тек екі транзисторды қолданады. Конденсаторды пайдаланатын конструкцияларда конденсатор зарядтала немесе разрядтала алады; бұл екі күй біт мәнінің екі белгісін көрсетеді, олар әдетте 0 және 1 деп аталады. Конденсатордағы электр заряды біртіндеп азаяды; ешқандай араласу болмаса, конденсатордағы деректер тез жоғалады. Бұған жол бермеу үшін DRAM-ға сыртқы жадты жаңару схемасы қажет, ол конденсатордағы деректі қайта жазып, бастапқы зарядын қалпына келтіреді. Бұл жаңару процесі – деректі жаңартуды қажет етпейтін статикалық кездейсоқ сұранысқа жауап жадынан (SRAM) айырмашылығы, динамикалық кездейсоқ сұранысқа жауап жадтың ерекше қасиеті. Флэш жадтан айырмашылығы, DRAM – құбылмалы жад (құбылмайтын жадқа қарамастан), себебі қуатты ажыратқанда деректерін жылдам жоғалтады. Дегенмен, DRAM деректің шектеулі қалдық сақталуын көрсетеді. DRAM әдетте интегралды схема чипі түрінде болады, ол ондағаннан миллиардтаған DRAM жад ұяшықтарынан тұрады. DRAM чиптері цифрлық электроникада кеңінен қолданылады, онда төмен құн мен жоғары сыйымдылықтағы компьютерлік жад қажет. DRAM-ның ең ірі қолданыстарының бірі – қазіргі заманғы компьютерлер мен графикалық карталардағы негізгі жад (мұнда «негізгі жад» графикалық жад деп аталады). Ол сондай-ақ көптеген портативті құрылғыларда және бейне ойын консольдерінде қолданылады. Керісінше, DRAM-дан жылдам және қымбат SRAM, әдетте жылдамдық құн мен көлемнен гөрі маңыздырақ болған жағдайларда қолданылады, мысалы процессорлардағы кэш жады. DRAM-ды жаңару қажеттілігі SRAM-ға қарағанда күрделі схема мен уақытты талап етеді. Бұл DRAM жад ұяшықтарының құрылымдық қарапайымдылығымен өтеледі: SRAM-дағы төрт немесе алты транзистормен салыстырғанда, бір бит үшін тек бір транзистор мен конденсатор қажет. Бұл DRAM-ға бір бит үшін өте жоғары тығыздыққа жетуге және бір мезгілде құнын азайтуға мүмкіндік береді. Деректі жаңару энергияны қажет етеді және жалпы энергияны басқару үшін әртүрлі техникалар қолданылады. DRAM-ның бір битінің құны 2017 жылы 47%-ға өсті, бұл 1988 жылғы 45%-дық өсімнен бері 30 жылдағы ең үлкен өсім, ал соңғы жылдары баға төмендеп келеді. 2018 жылы «DRAM нарығының басты ерекшелігі – қазіргі уақытта тек үш ірі жеткізуші бар: Micron Technology, SK Hynix және Samsung Electronics», олар «өнімділігін тығыз бақылап отыр». Сондай-ақ Kioxia (бұрынғы Toshiba Memory Corporation, 2017 жылы бөлініп шыққаннан кейін) бар. Басқа өндірушілер DIMM-дерді (бірақ DRAM чиптерін емес) жасайды және сатады, мысалы Kingston Technology, ал кейбір өндірушілер DRAM-ды (мысалы, экзамасштабтағы ең жылдам суперкомпьютерлерде қолданылады) жеке сатады, мысалы Viking Technology. Басқалары мұндай интегралды басқа өнімдерге сатады, мысалы Fujitsu өзінің процессорларына, AMD GPU-да және Nvidia, HBM2 кейбір GPU чиптерінде.

Тарих

Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Блетчли Паркте қолданылған "Аквариус" атты криптоаналитикалық машина кодында қатты сымдалған динамикалық жад қолданылған. Қағаз лентасы оқылды және оның үстіндегі таңбалар "динамикалық жадта сақталды. Жады үлкен конденсаторлар жиынтығын пайдаланды, олар зарядталған немесе зарядталмаған, зарядталған конденсатор (1) және зарядталмаған конденсатор нүктені (0) білдірді. Заряд біртіндеп төмендегендіктен, әлі де зарядталғандарын толықтыру үшін үнемі импульс жіберілді (содан "динамикалық" термині пайда болды). Toshiba 1965 жылдың қараша айында ұсынған "Toscal" BC 1411 электрондық калькуляторы үшін динамикалық RAM ойлап тапты және енгізді; ол дискретті биполярлық жад ұяларынан құралған сыйымдылықты DRAM (180 бит) түрін пайдаланды. 1967 жылы Toshiba компаниясынан Томхиса Йошимару және Хироши Комикава 1966 жылдың мамырындағы жапондық өтінішіне басымдық беріп, концепцияның американдық патентына өтініш берді. Жоғарыда аталған DRAM-ның алғашқы түрлері биполярлық транзисторларды қолданды. Магниттік өзекті жадқа қарағанда өнімділігі жақсарған, бірақ биполярлық DRAM сол кездегі басым магниттік өзекті жадтың төмен бағасымен бәсекелесе алмады. Конденсаторлар бұрынғы жад схемаларында да қолданылды, мысалы, Atanasoff-Berry компьютерінің барабаны, Williams түтігі және Selectron түтігі. 1966 жылы IBM Томас Дж. Уотсон зерттеу орталығының докторы Роберт Деннард MOS жадымен жұмыс істеп, әр бит дерек үшін алты MOS транзисторы қажет болатын SRAM-ға балама жасауға тырысты. MOS технологиясының сипаттамаларын зерттегенде, ол конденсаторлар құруға болатынын және MOS конденсаторында зарядты немесе зарядсыз күйді сақтау біттің 1 және 0-ін білдіре алатынын, ал MOS транзисторы конденсаторға зарядты жазуды басқара алатынын анықтады. Осыдан ол 1967 жылы патентке өтініш берді және 1968 жылы АҚШ-тың 3,387,286 нөміріндегі патентын алды. MOS жады магниттік өзекті жадқа қарағанда жоғары өнімділікке, төмен бағаға және аз қуат тұтынуға ие болды. MOS DRAM чиптерін 1969 жылы Sunnyvale, Калифорния штатындағы Advanced Memory Systems, Inc компаниясы коммерцияландырды. Бұл 1024 биттік чип Honeywell, Raytheon, Wang Laboratories және басқаларға сатылды. Сол жылы Honeywell Intel компаниясынан өздері әзірлеген үш транзисторлық жасушаны пайдалана отырып DRAM жасауды сұрады. Бұл 1970 жылдың басында Intel 1102 болып шықты. Алайда, 1102 көптеген мәселелерге тап болды, бұл Intel-ді Honeywell-мен қақтығыстан аулақ болу үшін құпия түрде өздерінің жақсартылған дизайны бойынша жұмыс істеуге мәжбүр етті. Осыдан 1970 жылдың қазан айында Intel 1103 коммерциялық түрде қолжетімді DRAM болды, маскалардың бесінші қайта қаралуына дейін төмен өнімділікпен бастапқы мәселелерге қарамастан. 1103-ті Джоэл Карп жобалап, Пэт Эрхарт дайындады. Маскаларды Барбара Манесс пен Джуди Гарсия кесті. MOS жады 1970-ші жылдардың басында басым жад технологиясы ретінде магниттік өзекті жадты басып өтті. 1976 жылы ұсынылған, DRAM әлемдік нарықтың 75% -дан астамын иеленді. Алайда, тығыздық 80-ші жылдардың басында 64 Кбит-ке жеткенде, Mostek және басқа АҚШ өндірушілерін 80-90 жылдары АҚШ және әлемдік нарықта басымдық алған жапондық DRAM өндірушілері басып алды. 1985 жылдың басында Гордон Мур Intel компаниясын DRAM өндіруден бас тартуға шешім қабылдады. 1986 жылы көптеген, бірақ барлығы емес, АҚШ-тың чип өндірушілері DRAM өндіруді тоқтатты. Micron Technology және Texas Instruments оларды коммерциялық мақсатта өндіруді жалғастырды, ал IBM оларды ішкі пайдалану үшін өндірді. 1985 жылы 64K DRAM жады чиптері компьютерлерде қолданылатын ең көп таралған жад чиптері болған кезде және сол чиптердің 60 пайызынан астамы жапон компаниялары өндіргенде, АҚШ-тағы жартылай өткізгіш өндірушілері жапон компанияларын экспорттық демпинг жасады деп айыптады, мақсаты АҚШ-тағы өндірушілерді тауарлық жад чиптері бизнесінен шығару. 64K өнімінің бағасы 18 ай ішінде 3,50 доллардан 35 центке дейін төмендеді, бұл кейбір АҚШ фирмалары үшін ауыр қаржылық салдарға әкелді. 1985 жылдың 4 желтоқсанында АҚШ Сауда министрлігінің Халықаралық сауда басқармасы шағымның пайдасына шешім шығарды. Синхронды динамикалық кездейсоқ сұраныс жады (SDRAM) Samsung компаниясымен әзірленді. Бірінші коммерциялық SDRAM чипі Samsung KM48SL2000 болды, ол 16 Мб сыйымдылыққа ие болды және 1992 жылы ұсынылды. Бірінші коммерциялық DDR SDRAM (қос дерек жылдамдығы SDRAM) жады чипі Samsung компаниясының 64 Мб DDR SDRAM чипі болды, ол 1998 жылы шығарылды. Кейін, 2001 жылы жапондық DRAM өндірушілері корей DRAM өндірушілерін демпинг жасады деп айыптады. 2002 жылы АҚШ компьютер өндірушілері DRAM бағасын белгілеу туралы мәлімдеме жасады.

Жұмыс істеу қағидаттары

DRAM әдетте дерек биті үшін бір конденсатор мен транзистордан тұратын зарядты сақтау жасушаларының тіктөртбұрышты массивіне орналастырылады. Оң жақтағы суретте төртке төрт ұяшықты матрицаның қарапайым мысалы көрсетілген. Кейбір DRAM матрицаларының биіктігі мен ені мыңдаған жасушадан тұрады. Әрбір қатарды жалғастыратын ұзын көлденең сызықтар сөз сызықтары деп аталады. Ұяшықтардың әрбір бағаны екі бит сызығынан тұрады, олардың әрқайсысы бағандағы әрбір сақтау ұяшығына қосылады (оң жақтағы суретте бұл маңызды егжей-тегжей қамтылмаған). Олар әдетте "+" және "−" бит сызықтары деп аталады. Сезімді күшейткіш – бұл бит сызықтары арасындағы өзара байланысқан инверторлар жұбы. Бірінші инвертор + бит сызығынан кіріс және - бит сызығынан шығыспен қосылады. Екінші инвертордың кірісі - бит сызығынан, ал шығысы + бит сызығына бағытталған. Бұл оң кері байланыс тудырады, ол бір бит сызығы толыққандай ең жоғары кернеуге жеткеннен кейін және екінші бит сызығы ең төменгі кернеуге жеткеннен кейін тұрақтанады.

DRAM-та сақтау жасушасынан дерек битін оқу операциялары

Сезім күшейткіштері ажыратылған. Биттік желілер жоғары және төмен логикалық деңгейлердің арасындағы, дәл тең кернеуге дейін алдын ала зарядталады (мысалы, егер екі деңгей 0 және 1 В болса, 0,5 В). Биттік желілер сыйымдылықты тең ұстау үшін физикалық тұрғыдан симметриялы, сондықтан осы сәтте олардың кернеулері бірдей.

Жад жасушасының құрылысы

DRAM-дағы әрбір дерек биті сыйымды құрылымда оң немесе теріс электр заряды түрінде сақталады. Сыйымдылықты қамтамасыз ететін құрылым, сондай-ақ оған кіруді басқаратын транзисторлар бірлесіп DRAM жасушасы деп аталады. Олар DRAM тізбектерінің негізгі құрылыс бөлігі болып табылады. Көптеген DRAM жад жасушасы түрлері бар, бірақ қазіргі заманғы DRAM-дарда ең көп қолданылатыны – бір транзисторлы, бір конденсаторлы (1T1C) жасуша. Транзистор жазу кезінде конденсаторға ток жіберу үшін, ал оқу кезінде конденсаторды разрядтау үшін қолданылады. Кіру транзисторы максималды қуатты арттыру және транзистордың ағып кетуін азайту үшін жасалған (Kenner, 34-бет). Конденсатордың екі терминалы бар, олардың бірі оның кіру транзисторына, ал екіншісі жерге немесе VCC/2-ге қосылған. Қазіргі заманғы DRAM-дарда соңғы жағдай көбірек кездеседі, себебі ол жылдам жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Қазіргі заманғы DRAM-дарда логикалық бірлікті сақтау үшін конденсаторда +VCC/2 кернеуі қажет; ал логикалық нөлді сақтау үшін конденсаторда VCC/2 кернеуі қажет. Конденсаторда сақталған электр заряды кулонмен өлшенеді. Логикалық бірлік үшін заряд: , мұндағы Q – кулонмен өлшенген заряд, ал C – фарадпен өлшенген сыйымдылық. Логикалық нөлдің заряды: . Логикалық бірін оқу немесе жазу үшін сөз желісі VCC және кіру транзисторының шекті кернеуінің (VTH) қосындысынан жоғары кернеуге дейін жетелеуді қажет етеді. Бұл кернеу VCC сорғысы (VCCP) деп аталады. Конденсаторды разрядтауға қажетті уақыт конденсаторда сақталған логикалық мәнге байланысты. Логикалық бірлік сақталған конденсатор, кіру транзисторының қақпалық терминалындағы кернеу VCCP-ден жоғары болғанда разрядтауға басталады. Егер конденсаторда логикалық нөл болса, ол қақпалық терминалының кернеуі VTH-ден жоғары болғанда разрядтауға басталады.

Конденсатордың құрылысы

1980 жылдардың ортасына дейін DRAM жасушаларындағы конденсаторлар қолжетімділік транзисторымен бірге (олар субстраттың бетінде жасалған), сондықтан оларды жазық конденсаторлар деп атады. Тығыздықты және, аздап, өнімділікті арттыру үшін тығыз дизайн қажет болды. Бұл экономикалық жағдайлармен байланысты болды, бұл DRAM құрылғылары, әсіресе тауарлық DRAM үшін маңызды фактор болды. DRAM жасушасының аумағын азайту тығыз құрылғыны жасауға және сақтау битіне шаққандағы құнны төмендетуге мүмкіндік береді. 1980 жылдардың ортасынан бастап, конденсатор осы мақсаттарға жету үшін кремний субстратының үстіне немесе астына жылжытылды. Субстраттың үстінде конденсаторы бар DRAM жасушалары қабатталған немесе бүктелген пластиналы конденсаторлар деп аталады. Субстраттың астында орналасқан конденсаторы бар жасушалар траншеялық конденсаторлар деп аталады. 2000 жылдары өндірушілер DRAM-да қолданылатын конденсатор түріне қатысты күрт бөлінді, ал екі дизайнның салыстырмалы құны және ұзақ мерзімді масштабталуы кеңінен талқыланды. Hynix, Micron Technology, Samsung Electronics сияқты ірі өндірушілердің көпшілігі қабатталған конденсатор құрылымын қолданады, ал Nanya Technology сияқты кіші өндірушілер траншеялық конденсатор құрылымын қолданады (Jacob, 355–357 бб.). Қабатталған конденсатор схемасындағы конденсатор субстраттың бетінен жоғары орналасқан. Конденсатор оксид-нитрид-оксид (ONO) диэлектригінен тұрады, ол поликремний пластиналарының екі қабатының арасында орналасқан (жоғарғы пластина IC-дегі барлық DRAM жасушаларымен бөліседі), ал оның пішіні тіктөртбұрыш, цилиндр немесе басқа күрделі пішін болуы мүмкін. Біт сызығына қатысты орналасуына байланысты қабатталған конденсатордың екі негізгі түрі бар: біт сызығының үстіндегі конденсатор (COB) және біт сызығының астындағы конденсатор (CUB). Бірінші нұсқада конденсатор әдетте металдан жасалған біт сызығының астында орналасқан, ал біт сызығында қолжетімділік транзисторының бастапқы терминалына қосылу үшін төмен қарай созылатын поликремний контактісі бар. Екінші нұсқада конденсатор біт сызығының үстінде жасалады, ол көбінесе поликремнийден жасалады, бірақ әйтпесе COB нұсқасымен бірдей. COB нұсқасының артықшылығы – бит сызығы мен қолжетімділік транзисторының көзі арасындағы байланысты жасаудың қарапайымдығы, себебі ол физикалық жағынан субстрат бетіне жақын орналасқан. Алайда, бұл белсенді аймақтың жоғарыдан қарағанда 45 градус бұрышпен орналасуын қажет етеді, бұл конденсатор контактісінің біт сызығына тиіспеуін қамтамасыз етуді қиындатады. CUB жасушалары бұл мәселенің алдын алады, бірақ біт сызықтары арасында контактілерді орнатуда қиындықтар туады, себебі бетке жақын элементтердің мөлшері процестік технологияның ең кішкентай мөлшеріне тең немесе жақын (Kenner, 33–42 бб.). Траншеялық конденсатор кремний субстратқа терең ойық жасау арқылы жасалады. Ойықтың айналасындағы субстрат көлемі ауыр допингтеу арқылы көмілген n+ пластинаны жасау және кедерісті азайту үшін қолданылады. Оксид-нитрид-оксид диэлектригінің қабаты өсіріледі немесе жатқызылады, содан кейін ойық конденсатордың жоғарғы пластинасын құрайтын допингтелген поликремнийді жатқызу арқылы толтырылады. Конденсатордың жоғарғы бөлігі поликремнийлі таспа арқылы транзистордың ағынды терминалына қосылады (Kenner, 42–44 бб.). 2000 жылдардың ортасындағы DRAM-дардағы траншеялық конденсатордың тереңдігі мен енінің арақатынасы 50:1-ден асуы мүмкін (Jacob, 357 б.). Траншеялық конденсаторлардың көптеген артықшылықтары бар. Конденсатор оның бетінде емес, субстраттың ішінде орналасқандықтан, оның алатын аумағын конденсатордың көлемін азайтусыз, оны қолжетімділік транзисторының ағынды терминалына қосу үшін қажетті мөлшерге дейін азайтуға болады. Сонымен қатар, сыйымдылықты терең ойық жасау арқылы арттыруға болады, бұл жер бетінің ауданын арттырмайды (Kenner, 44 б.). Траншеялық конденсатордың тағы бір артықшылығы – оның құрылымы металл өзара байланыс қабаттарының астында орналасқандығы, оларды оңай жазыққа келтіруге мүмкіндік береді, бұл оны субстраттың үстінде өзара байланыстың көптеген деңгейлері бар логикалық оңтайландырылған процестік технологияға интеграциялауға мүмкіндік береді. Конденсатор логиканың астында орналасқандықтан, ол транзисторлардан бұрын жасалады. Бұл конденсаторларды жоғары температуралық процестермен жасауға мүмкіндік береді, әйтпесе логикалық транзисторлар мен олардың өнімділігіне зиян келтіретін болар еді. Бұл траншеялық конденсаторларды кіріктірілген DRAM (eDRAM) құрастыруға қолайлы етеді (Jacob, 357 б.). Траншеялық конденсаторлардың кемшіліктері – конденсатордың құрылымдарын терең ойықтардың ішінде сенімді түрде жасауда және конденсаторды қолжетімділік транзисторының ағынды терминалына қосудағы қиындықтар (Kenner, 44 б.).

Тарихи ұяшық дизайны

Бірінші буын DRAM интегралды схемалары (1 Кбит сыйымдылығы бар), олардың алғашқысы Intel 1103 болды, үш транзисторлы, бір конденсаторлы (3T1C) DRAM жасушасын пайдаланды. Екінші буында, бірдей көлемдегі биттерді кішірек аумаққа сыйғызу арқылы өндіріс шығындарын төмендету қажеттілігі 1T1C DRAM жасушасын кеңінен қабылдауға алып келді. Дегенмен, 4 және 16 Кбит сыйымдылығы бар бірнеше құрылғылар өнімділік себептерімен 3T1C жасушасын пайдалануды жалғастырды (Kenner, 6-бет). Бұл өнімділік артықшылықтарының ең маңыздысы – конденсаторда сақталған мәнді оны разрядтамай оқу мүмкіндігі, бұл оқылған мәнді қайта жазу қажеттілігін жояды (бұзбас оқу). Екінші артықшылық – 3T1C жасушасының оқу және жазу үшін жеке транзисторлары бар екендігі. Жад контроллері бұл мүмкіндікті пайдаланып, атомдық оқу-өзгерту-жазу операцияларын жүзеге асыруға болады, онда мән оқылады, өңделеді, содан кейін бір, үзілмейтін операция ретінде жазылады (Jacob, 459-бет).

Ұсынылған ұяшықтар дизайны

Бір транзисторлы, нөлдік конденсаторлы (1T немесе 1T0C) DRAM жасушасы 1990 жылдардың соңынан бері зерттеу нысаны болып келеді. 1T DRAM – бұл негізгі DRAM жад жасушасын құрудың ерекше тәсілі, ол классикалық бір транзисторлық/бір конденсаторлық (1T/1C) DRAM жасушасынан өзгеше, және кейде, әсіресе 1970 жылдары алмастырған 3T және 4T DRAM-мен салыстырғанда, "1T DRAM" деп те аталады. 1T DRAM жасушаларындағы дерек биті транзистормен басқарылатын сыйымдық аймақта сақталады, бірақ бұл сыйымдық енді жеке конденсатормен қамтамасыз етілмейді. 1T DRAM – бұл "конденсаторсыз" бит жасуша дизайны, ол деректерді кремний изоляторы (SOI) транзисторларына тән паразиттік дене сыйымдылығын пайдалана отырып сақтайды. Логикалық схемалауда қолайсыздық тудыратын жүзуші дене эффектісі деректерді сақтау үшін қолданылуы мүмкін. Бұл 1T DRAM жасушаларына ең жоғары тығыздық береді, сондай-ақ оларды бірдей SOI технологиялық процестерімен құрастырудың арқасында жоғары өнімді логикалық тізбектермен оңай интеграциялауға мүмкіндік береді. Жасушаларды жаңарту қажеттілігі сақталады, бірақ 1T1C DRAM-нан айырмашылығы, 1T DRAM-да оқу процесі деректерді бұзбайды; сақталған заряд транзистордың шекті кернеуінде байқалатын өзгеріске алып келеді. Өнімділік тұрғысынан, қолжетімділік уақыты конденсаторлық DRAM-дардан айтарлықтай жақсы, бірақ SRAM-нан сәл нашар. 1T DRAM-ның бірнеше түрі бар: Innovative Silicon компаниясының коммерциялық Z RAM, Renesas компаниясының TTRAM және UGR/CNRS консорциумының A RAM.

Массивтік құрылымдар

DRAM жасушалары басқару және сөз сызықтары мен бит сызықтары арқылы қол жеткізуді жеңілдету үшін реттелген тікбұрышты, тор тәрізді схемада орналастырылған. Массивтегі DRAM жасушаларының физикалық орналасуы әдетте екі жанындағы DRAM жасушасы бір бағанда бір бит сызығының қосылысын бөлісіп, олардың ауданын азайту үшін жасалған. DRAM жасушасының ауданы nF2 арқылы беріледі, мұнда n – DRAM жасушасының дизайнынан туындаған сан, ал F – берілген технологиялық процестің ең кіші элементінің мөлшері. Бұл схема түрлі технологиялық процестердің ұрпақтарында DRAM өлшемдерін салыстыруға мүмкіндік береді, себебі DRAM жасушасының ауданы элемент мөлшеріне қатысты сызықтық немесе дерлік сызықтық темпте өзгереді. Қазіргі заманғы DRAM жасушаларының орташа ауданы 6–8 F2 аралығында. Көлденең сым, сөз сызығы, оның қатарындағы әрбір транзистордың қақпасына қосылады. Тік бит сызығы оның бағанындағы транзисторлардың бастапқы терминалына қосылады. Сөз сызықтары мен бит сызықтарының ұзындығы шектеулі. Сөз сызығының ұзындығы массивтің қажетті өнімділігімен шектеледі, себебі сөз сызығын кесіп өтуге тиіс сигналдың таралу уақыты RC уақыт тұрақтысымен анықталады. Бит сызығының ұзындығы оның сыйымдылығымен (ол ұзындығымен бірге артады) шектеледі, оны дұрыс сезіну үшін белгілі бір шектеуде ұстау қажет (DRAM-дер бит сызығына босатылған конденсатор зарядын сезіну арқылы жұмыс істейді). Бит сызығының ұзындығы DRAM-ның жұмыс тогының мөлшерімен және қуаттың таралу жолымен де шектеледі, себебі осы екі сипаттама біт сызығының зарядталуы мен разрядталуына байланысты.

Бит сызық архитектурасы

DRAM жасушаларындағы ақпаратты оқу үшін сезім күшейткіштері қажет. Қол жеткізу транзисторы қосылғанда, конденсатордағы электр заряды бит желісімен бөліседі. Бит желісінің сыйымдылығы конденсатордың сыйымдылығынан әлдеқайда артық (шамамен он есе). Сондықтан, бит желісі кернеуінің өзгеруі өте шағын болады. Сезім күшейткіштері кернеу айырмасын логикалық сигналдау жүйесімен белгіленген деңгейлерге ажырату үшін қажет. Қазіргі заманғы DRAM-дерде дифференциалдық сезім күшейткіштері қолданылады, сондай-ақ DRAM массивтерінің құрылымына қатысты талаптар да бар. Дифференциалдық сезім күшейткіштері бит желісі жұптарындағы салыстырмалы кернеулерге сүйене отырып, өз шығыстарын қарама-қарсы полюстікке жеткізу арқылы жұмыс істейді. Сезім күшейткіштері тиімді және ұтымды жұмыс істеуі үшін осы бит желісі жұптарының сыйымдылығы мен кернеуі жақын болуы керек. Бит желісінің ұзындығы мен оларға қосылған DRAM жасушаларының саны тең болуын қамтамасыз етуден басқа, массив дизайны үшін екі негізгі архитектура пайда болды: ашық және бүктемелі бит желісі массивтері.

Ашық бит сызық массивтері

Бірінші буын (1 Кбит) DRAM интегралды схемаларында, 64 Кбит буынына дейін (және кейбір 256 Кбит буыны құрылғыларында) ашық биттік желі массивтік архитектурасы қолданылды. Бұл архитектураларда биттік желілер бірнеше сегменттерге бөлінеді, ал дифференциалдық сезім күшейткіштері биттік желі сегменттерінің арасында орналастырылады. Сезім күшейткіштерінің шығыстарын массивтен тысқары бағыттау үшін, сөздік желілер мен биттік желілерді құруға қолданылатын қосылымдардың үстіне қосымша бір-бірімен байланыс қабаты қажет болады. Массивтің жиектеріндегі DRAM жасушаларында жанындағы сегменттер болмайды. Дифференциалдық сезім күшейткіштері екі сегменттен де бірдей сыйымдылық пен биттік желі ұзындығын қажет ететіндіктен, қосымша биттік желі сегменттері қосылады. Ашық биттік желі массивінің артықшылығы – массивтің кішірек ауданы, бірақ бұл артықшылық қосымша биттік желі сегменттерімен сәл төмендейді. Бұл архитектураның дерлік жоғалуына себеп болған кемшілік – шуға осалдық, ол дифференциалдық сезім күшейткіштерінің тиімділігіне әсер етеді. Әр биттік желі сегментінің екіншісімен кеңістіктік байланысы болмағандықтан, шудың екі биттік желі сегментінің тек біреуіне әсер етуі мүмкін.

Қалқаланған бит сызық массивтері

Бүктемелі биттік желі массивінің архитектурасы биттік желілерді массив бойымен жұптармен маршрутизациялайды. Жұпталған биттік желілердің жақын орналасуы ашық биттік желі массивімен салыстырғанда ортақ режимдегі шуға қарсы жоғары тиімділікті қамтамасыз етеді. Бүктемелі биттік желі массивінің архитектурасы 1980-ші жылдардың ортасында DRAM интегралды схемаларында пайда бола бастады, 256 Кбит буынынан бастап. Бұл архитектура қазіргі заманғы DRAM интегралды схемаларында оның жоғары шуға төзімділігі үшін бағаланады. Бұл архитектура схемалық тұрғысынан қарағанда ашық массив архитектурасынан негізделгендіктен бүктемелі деп аталады. Бүктемелі массив архитектурасы DRAM жасушаларын алмастыратын жұптарда (екі DRAM жасушасы бір биттік желілік қосылысты бөліседі) бір бағаннан алып тастайды, содан кейін көрші бағаннан DRAM жасушаларын бос орындарға жылжытады. Биттік желінің бұрылатын жері қосымша аумақты қажет етеді. Аумақтың артықшылығын азайту үшін инженерлер белгіленген шекте шуды азайтуға қабілетті ең қарапайым және ең аз аумақты талап ететін бұру схемасын таңдайды. Технологиялық процестердің жақсаруы және ең кішкентай элементтердің мөлшерінің азаюымен сигнал-шу мәселесі нашарлайды, себебі жақын орналасқан металл сымдар арасындағы байланыс олардың қашықтығына кері пропорционал. Қолданылатын массивті бүктеу және биттік желіні бұру схемалары жеткілікті шуды азайту үшін күрделілігін арттыруы керек. Аумаққа ең аз әсер ететін және шуға қарсы қажетті қасиеттерге ие схемалар қазіргі зерттеулердің тақырыбы болып табылады (Kenner, p. 37).

Болашақ матрицалық архитектуралар

Процесс технологиясының жетістіктері, егер ұзақ мерзімдік аудан тиімділігін қамтамасыз ете алса, ашық бит желісі массивтік архитектураларын басымдыққа ие етеді. Себебі бүктеліп жасалған массивтік архитектураларға процесс технологиясының кез келген жетістігіне сай болу үшін күрделене түсетін бүктеу схемалары қажет. Процесс технологиясы, массивтік архитектура және аудан тиімділігі арасындағы байланыс зерттеудің белсенді саласы болып табылады.

Жолдар мен бағандардағы артықшылық

Алғашқы DRAM интегралдық тізбектерінде ешқандай резерв болмаған. Ақаулы DRAM жады ұясы бар интегралдық тізбек жойылған. 64 Кбит ұрпағынан бастап DRAM тізбектері өнімділікті арттыру үшін қосалқы қатарлар мен бағандарды қамтиды. Қосалқы қатарлар мен бағандар өндірістегі шағын ақауларға төзімділікті қамтамасыз етеді, олар аз ғана қатарлар мен бағандардың жұмыс істемеуіне себеп болады. Ақаулы қатарлар мен бағандар бағдарламаланатын сақтандырғышты қосу арқылы немесе лазермен сымды кесу арқылы тізбектің қалған бөлігінен физикалық түрде ажыратылады. Қосалқы қатарлар немесе бағандар қатарлық және бағандық декодерлердегі қайта карталау логикасы арқылы алмастырылады (Jacob, pp. 358–361).

Қателерді анықтау және түзету

Компьютерлік жүйедегі электрлік немесе магниттік кедергі DRAM-ның бір битінің күйін өздігінен қарама-қарсысына ауыстыруына себеп болуы мүмкін. DRAM чиптеріндегі көптеген бір реттік ("жұмсақ") қателердің көбінесе себебі – фондық сәулелену, негізінен ғарыштық сәулелердің екіншілік нейтрондары, олар бір немесе бірнеше жад ұяшығының мазмұнын өзгерте алады немесе оларды оқу/жазу схемаларына кедергі келтіруі мүмкін. Бұл мәселені артық жад биттерін пайдалану және осы биттерді жұмсақ қателерді анықтау және түзету үшін қолданатын қосымша схемалар арқылы азайтуға болады. Көп жағдайда, қателерді анықтау және түзету жад контроллерімен жүзеге асырылады; кейде қажетті логика DRAM чиптерінде немесе модульдерінде тікелей іске асырылады, бұл ECC мүмкін емес жүйелер үшін ECC жады функционалдығын қосуға мүмкіндік береді. Қосымша жад биттері партитет сақтау үшін және қателерді түзету коды (ECC) арқылы жоғалған деректерді қалпына келтіру үшін қолданылады. Партитет барлық бір биттік қателерді (немесе, әдетте, жұп емес, тақ санды қате биттерді) анықтауға мүмкіндік береді. Ең көп қолданылатын қателерді түзету коды – SECDED Хамминг коды, ол бір биттік қателерді түзетуге және әдеттегі конфигурацияда, қосымша партитет битімен, екі биттік қателерді анықтауға мүмкіндік береді. Жақындағы зерттеулер қателік деңгейлерінде үлкен айырмашылықты көрсетіп, 10−10-ден 10−17 қате/бит·сағатқа дейін ауытқуды байқады, яғни сағатына бір гигабайт жадқа бір биттік қатеден ғасырына бір гигабайт жадқа бір биттік қатеге дейін. Шредер және авторлардың 2009 жылғы зерттеуі олардың зерттеуіне қатысқан компьютерлердің жылына кем дегенде бір түзетілетін қатеге тап болу мүмкіндігі 32% құрайтынын көрсетті және мұндай қателердің көпшілігі жұмсақ емес, үзіліспен қатты қателер екенін, сондай-ақ чип қаптамасына кірген радиоактивті материалдың ізі альфа бөлшектерін шығарып, деректерді бұзатынын дәлелдеді. 2010 жылы Рочестер университетінде жүргізілген зерттеу жад қателерінің маңызды бөлігі үзіліссіз қатты қателер екенін көрсетті. ECC жады жоқ PC және ноутбуктердегі кең ауқымды зерттеулер көрсетіп тұрғандай, анықталмаған жад қателері жүйелік сәтсіздіктердің маңызды бөлігін құрайды: 2011 жылғы зерттеуде сынақтан өткен жадтың 1,5% үшін 1/1700 мүмкіндік (барлық жад үшін шамамен 26% мүмкіндікке дейін экстраполяцияланады) компьютердің сегіз ай сайын жад қатесі болуы мүмкін екені анықталды.

Деректердің сақталуы

Динамикалық жад тек қуатпен қамтамасыз етілгенде және әр қысқа уақыт аралығында жаңартылғанда (әдетте 64 мс) мазмұнын сақтайтыны айқындалған және кепілдендірілген. Алайда, жад конденсаторлары өз мәндерін одан әрі ұзақ уақыт бойы сақтап қалуы мүмкін, әсіресе төмен температурада. Бұл қасиетті қауіпсіздікті айналып өту үшін және қуатты өшірген кезде жойылды деп есептелетін негізгі жадтағы деректерді қалпына келтіру үшін пайдалануға болады. Компьютерді жылдам қайта іске қосып, негізгі жадтың мазмұнын оқуға болады; немесе компьютердің жад модульдерін алып тастап, деректердің сақталу мерзімін ұзарту үшін оларды салқындатып, содан кейін оларды басқа компьютерге көшіріп оқуға болады. Мұндай шабуыл ашық кодты TrueCrypt, Microsoft-тың BitLocker Drive Encryption және Apple-дің FileVault сияқты танымал дискіні шифрлеу жүйелерін айналып өтуге қабілетті екені көрсетілді. Компьютерге жасалатын осы типтегі шабуыл көбінесе «суық жүктеу шабуылы» деп аталады.

Жадының бұзылуы

Динамикалық жад, анықтамасы бойынша, мерзімді жаңартуды талап етеді. Сонымен қатар, динамикалық жадты оқу – бұл құрылымды бұзу операциясы, оқылған қатардағы сақтау ұяшықтарын қайта зарядтауды қажет етеді. Егер осы процестер жетілмеген болса, оқу операциясы жұмсақ қателерге алып келуі мүмкін. Атап айтқанда, жақын орналасқан ұяшықтар арасында зарядтың ағып кету қаупі бар, бұл бір қатарды жаңарту немесе оқу көршілес немесе тіпті жақын орналасқан қатарда бұзылу қатесін тудыруы мүмкін. Бұзылу қателері туралы білім 1970-ші жылдардың басындағы (Intel 1103) алғашқы саудада қолжетімді DRAM-мен байланысты. Өндірушілер қолданатын жеңілдету шараларына қарамастан, коммерциялық зерттеушілер 2014 жылғы талдауда 2012 және 2013 жылдары өндірілген коммерциялық DDR3 DRAM чиптері бұзылу қателеріне бейім екенін дәлелдеді. Байқалған биттердің өзгеруіне әкелген жанама әсер «қатарлы балға» деп аталды.

Жады модулі

Динамикалық RAM интегралдық схемалары (IC) силикондық кристалл мен пакеттік қосылыстар арасындағы байланыс үшін ішкі жетекші қаңқасы бар қалыпталған эпоксидті корпусқа орналастырылуы мүмкін. IBM-нің алғашқы дербес компьютерінің дизайнында IC-тер, соның ішінде DRAM-ге арналғандар, екі қатарлы корпусқа (DIP) жинақталып, тікелей негізгі тақтаға қосылған немесе ұяларға орнатылған. Жадтың тығыздығы артып келе жатқанда, DIP корпусы енді ыңғайлы болмай қалды. Қолданудың жеңілдігі үшін бірнеше динамикалық RAM интегралдық схемаларын бір жад модуліне орнатуға болады, бұл 16 бит, 32 бит немесе 64 бит ені бар жадты бір құрылғыға орнатуға мүмкіндік береді, соның салдарынан орнатушыға көптеген жеке интегралдық схемаларды орнату қажеттілігі тумайды. Жад модульдері жұптылықты тексеру немесе қателерді түзету үшін қосымша құрылғыларды қамтуы мүмкін. Дербес компьютерлердің даму барысында бірнеше стандартталған жад модульдері әзірленді. Ноутбуктер, ойын консольдары және арнайы құрылғылар стандартты дербес компьютерлерге ауыстырылмаушы, қаптама немесе авторлық құқықтар себептерінен өздерінің жад модульдері форматтарына ие болуы мүмкін.

Тіркелген

Логикалық оңтайландырылған процесспен (мысалы, белгілі бір қолданбаға арналған интегралды схема, микропроцессор немесе жүйе-чип) жасалған интегралды схемаға енгізілген DRAM кіріктірілген DRAM (eDRAM) деп аталады. Кіріктірілген DRAM-ға жоғары өнімділік логикасында қолданылатын жылдам қосқыштардың жасалуына кедерес келтірмейтін, DRAM жад ұяшықтарын құруға қажетті технологиялық қадамдарды қамтамасыз ету үшін негізгі логикалық оңтайландырылған процесс технологиясын өзгерту қажет.

Нұсқалар

DRAM жад ұяшығы мен массиві көптеген жылдар бойы негізгі құрылымын сақтап келгендіктен, DRAM түрлері негізінен DRAM чиптерімен байланыс құруға арналған әртүрлі интерфейстермен ажыратылады.

Асинхронды DRAM

Алғашқы DRAM, қазір "асинхронды DRAM" деп аталатын ретрониммен таныс, DRAM-ның бірінші түрі болды. 1960 жылдардың соңында пайда болғаннан бастап, ол шамамен 1997 жылға дейін, көбінесе синхронды DRAM-мен алмастырылғанға дейін, компьютерлерде кеңінен қолданылды. Бүгінгі күні асинхронды RAM-нің өндірісі салыстырмалы түрде сирек.

Жұмыс істеу қағидаттары

Асинхронды DRAM чипінде қуат қосылыстары, бірнеше адрес кірісі (әдетте 12) және бірнеше (әдетте бір немесе төрт) екі бағытты дерек желілері бар. Төменгі деңгейдегі басқарудың төрт белсенді сигналы бар: , Жол адресі импульсі (Row Address Strobe). Адрес кірістері , құлау жиегінде тіркеледі және ашылатын жолды таңдайды. Жол , төмен болғанша ашық күйде ұсталады. , Баған адресі импульсі (Column Address Strobe). Адрес кірістері , құлау жиегінде тіркеледі және қазіргі ашық жолдан оқу немесе жазу үшін бағанды таңдайды. , Жазуды қосу (Write Enable). Бұл сигнал , құлау жиегінің оқу (егер жоғары болса) немесе жазу (егер төмен болса) операциясы екенін анықтайды. Егер төмен болса, дерек кірістері де , құлау жиегінде тіркеледі. , Шығаруды қосу (Output Enable). Бұл қосымша сигнал, ол деректерді I/O тізбектеріне шығаруды басқарады. Дерек тізбектері DRAM чипімен басқарылады, егер және төмен болса, жоғары болса және төмен болса. Көптеген қолданбаларда , тұрақты түрде төменгі деңгейге қосылуы мүмкін (шығыс әрқашан қосылған), бірақ бірнеше жад чипін параллель қосу кезінде оны ауыстыру пайдалы болуы мүмкін. Бұл интерфейс ішкі уақытты тікелей басқаруды қамтамасыз етеді. , төменгі деңгейге түсірілген кезде, сезім күшейткіштері жад күйін сезінгенге дейін циклты бастауға болмайды және сақтау ұялары жаңартылғанға дейін жоғары деңгейге қайтаруға болмайды. , жоғары деңгейге түсірілген кезде, алдын ала зарядтау аяқталуы үшін жеткілікті уақыт бойы жоғары деңгейде ұстап тұру керек. DRAM асинхронды болғанымен, сигналдар әдетте сағаттық жад контроллерімен жасалады, бұл олардың уақытын контроллердің сағаттық циклінің еселігімен шектейді.

Тек RAS жаңарту

Классикалық асинхронды DRAM әр қатарға кезекпен ашылып жаңартылады. Жаңарту циклдары барлық жаңарту аралығында бөлінеді, осылайша барлық қатарлар қажетті аралықта жаңартылады. Жады массивінің бір қатарын тек жаңарту (ROR) арқылы жаңарту үшін келесі қадамдар орындалуы керек: Жаңартылатын қатардың қатарлық адресі адрес кіріс тіректеріне берілуі керек. сигнал жоғарыдан төменге өтуі керек. сигнал жоғары күйде қалуы керек. Қажетті уақыт өткеннен кейін сигнал қайтадан жоғары күйге оралуы керек. Бұл қатарлық адресті беріп, сигналды төмен импульстік ету арқылы жасалуы мүмкін; ешқандай циклдарды орындау қажет емес. Қатарлық адрестерді кезекпен өту үшін сыртқы санауыш қажет. Кейбір конструкцияларда процессор (CPU) RAM жаңартуын басқарады, олардың ішінде Zilog Z80 ең танымал мысал. Ол процессор тіркегіште R қатар санауышын орналастырады және R-дегі қатарды мерзімді түрде тексеріп, содан кейін тіркешктегі мәнді арттыратын ішкі таймерлерді қамтиды. Жаңартулар жадтан оқылатын әдеттегі нұсқаулармен біріктірілді. Басқа жүйелерде, әсіресе үй компьютерлерінде жаңарту көбінесе бейне схемасымен жүзеге асырылды, себебі ол көбінесе жадтың үлкен бөліктерінен оқып, осы операциялардың бір бөлігі ретінде жаңартуды орындады.

RAS жаңарту алдындағы CAS

Ыңғайлы болу үшін санаушы DRAM чиптерінің өзіне жылдам енгізілді. Егер желі төмен деңгейге түсірілсе (әдетте заңсыз операция), DRAM адрес кірістерін елемейді және ашылатын қатарды таңдау үшін ішкі санаушыны пайдаланады. Бұл алдын ала (CBR) жаңарту деп аталады. Бұл асинхронды DRAM үшін жаңартудың стандартты түрі болды және SDRAM-мен қолданылатын жалғыз форма болып табылады.

Жасырын жаңарту

Жаңарту алдында қолдау көрсетілсе, деректерді шығаруды сақтап қалу үшін ұстап тұрып, деассерлеуге болады. Егер ол қайтадан расталса, DRAM шығыстары жарамды күйде қалғанда CBR жаңарту циклі орындалады. Деректер шығару үзілмейтіндіктен, бұл жасырылған жаңарту деп аталады.

DRAM бет режімі

Беттік режимді DRAM – бірінші буын DRAM интегралды схемасы интерфейсінің шағын өзгертілімі, ол қатарды оқу және жазу тиімділігін арттырды, себебі алдын ала зарядтаудың тиімсіздігін болдырмады және басқа бағанға қол жеткізу үшін бір қатарды қайталап ашудан сақтады. Беттік режимді DRAM-да қатар төмен деңгейде ұсталып ашылғаннан кейін, қатар ашық күйде қалуы мүмкін, ал қатардағы кез келген бағанға бірнеше оқу немесе жазу операциялары орындалуы мүмкін. Әрбір бағанға қол жеткізу баған мекенжайын растау және беру арқылы басталады. Оқу үшін, кейкелеу (tCAC) кешігуінен кейін жарамды деректер деректер шығыс тіректерінде пайда болады, олар жарамды деректер пайда болғанға дейін жоғары импеданста (Z) ұсталады. Жазу үшін жазуды қосу сигналы және жазу деректері баған мекенжайымен бірге беріледі. Беттік режимді DRAM кейіннен шағын өзгертулермен жақсартылды, бұл жадқа қол жеткізу уақытын одан әрі қысқартты. Осы жақсартылған DRAM-дар жылдам беттік режимді DRAM (FPM DRAM) деп аталды. Беттік режимді DRAM-да баған мекенжайын беру алдында растау сигналы беріледі. FPM DRAM-да баған мекенжайын растау сигналы әлі де деактив болғанда беруге болады. Баған мекенжайы баған мекенжайы деректер жолы арқылы таралады, бірақ растау сигналы берілгенге дейін деректер тізбегінде деректер шығарылмайды. Деректер шығару жарамды болудан бұрын жоғары импеданста (Z) ұсталады. FPM DRAM tCAC жадқа қол жеткізу уақытын қысқартты. Жылдам беттік режимді DRAM 1986 жылы енгізілді және Intel 80486 процессорларымен қолданылды. Статикалық баған – жылдам беттік режимнің бір түрі, онда баған мекенжайын сақтаудың қажеті жоқ, керісінше, мекенжай кірістері төмен деңгейде ұсталып, өзгертілуі мүмкін, ал деректер шығысы бірнеше наносекундтан кейін сәйкес жаңартылады. EDO RAM, кейде гипер-беттік режимді DRAM деп аталады, жылдам беттік режимді DRAM-ға ұқсас, бірақ қосымша мүмкіндігі бар – алдыңғы циклдің деректер шығаруын белсенді ұстап тұрып, жаңа қол жеткізу циклын бастауға болады. Бұл операциялардың белгілі бір деңгейде үстіне түсуіне (конвейерлену) мүмкіндік береді, бұл өнімділікті біршама жақсартады. Ол FPM DRAM-дан 30%-ға жылдам, оны Intel EDO DRAM қолдауын қамтамасыз ететін 430FX чипсетін ұсынған 1995 жылы алмастыра бастады. Өнімділікті арттыруға қарамастан, FPM және EDO SIMM-дер көптеген (бірақ барлық емес) қолданбаларда бір-бірін алмастыра алады. Нақтырақ айтсақ, EDO DRAM деректер шығаруды төмен деңгейде бастайды, бірақ деңгей қайта көтерілгенде шығаруды тоқтатпайды. Ол шығысты жарамды күйде ұстайды (осылайша деректер шығару уақытын ұзартады) немесе жаңа төмен деңгей басқа баған мекенжайын таңдағанға дейін. Бір циклді EDO бір сағат циклында толық жад операциясын орындауға қабілетті. Әйтпесе, бір қатардағы әрбір кезекті RAM-ке қол жеткізуі қатар таңдалғаннан кейін үш емес, екі сағат циклын алады. EDO-ның өнімділігі мен мүмкіндіктері арзан бағадағы тұтынушылық компьютерлерде L2 кэшінің болмауынан туындайтын үлкен өнімділік жоғалтуын азайтуға мүмкіндік берді. Бұл сондай-ақ ноутбуктер үшін де жақсы болды, себебі олардың шектеулі өлшемдері мен батареяның қызмет ету мерзімі шектеулері болды. Сонымен қатар, L2 кэші бар жүйелер үшін EDO жадының болуы бұрынғы FPM іске асырылымдарына қарағанда қолданбалар көретін орташа жадқа қол жеткізу уақытын жақсартты. Бір циклді EDO DRAM 1990-шы жылдардың соңында бейнекарталарда өте танымал болды. Ол өте арзан болды, бірақ өнімділік жағынан әлдеқайда қымбат VRAM сияқты тиімді болды.

EDO DRAM-тың жарылуы

EDO DRAM-ның эволюциясы, жарылысты EDO DRAM (BEDO DRAM) бір жарылыста төрт жад адресін өңдеуге қабілетті, максималды 5 1 1 1 көлемінде, оптималды жобаланған EDO жадынан қосымша үш такты үнемдейді. Бұл чипке келесі мекенжайды қадағалау үшін мекенжай санағышын қосу арқылы іске асырылды. BEDO сонымен қатар бетке кіру циклын екі бөлікке бөлуге мүмкіндік беретін құбырлы кезеңді қосты. Жадты оқу операциясы кезінде, бірінші бөлік жад массивінен деректерді шығу сатысына (екінші құлыпқа) қол жеткізеді. Екінші бөлік деректерді осы құлыптан тиісті логикалық деңгейге дейін шығарады. Деректер шығу буферінде болғандықтан, дәстүрлі EDO-ға қарағанда жылдам кіру уақыты (деректердің үлкен блоктары үшін 50%-ға дейін) қол жеткізіледі. BEDO DRAM, EDO-ға қарағанда қосымша оңтайландыру көрсеткенімен, ол қолжетімді болған кезде нарық синхронды DRAM, немесе SDRAM-ға маңызды инвестиция жасаған болатын. BEDO RAM кейбір жағынан SDRAM-нан артық болса да, соңғы технология BEDO-ны жылдам ығыстырды.

Бірде бір деректер жылдамдығы синхронды DRAM

Бір деректер жылдамдығы бар SDRAM (SDR SDRAM немесе SDR) – SDRAM-ның алғашқы ұрпағы; ол әр сағат циклінде бір рет дерек жіберді.

Қос дерек беру жылдамдығымен синхронды DRAM

Екі еселік деректер жылдамдығы SDRAM (DDR SDRAM немесе DDR) – SDRAM-ның кейінгі жетілдірілген түрі, 2000 жылдан бастап компьютер жадысында қолданыла бастады. Келесі нұсқалар тізбектеп нөмірленеді (DDR2, DDR3 және т.б.). DDR SDRAM ішінде сағат жиілігінде екі есе кеңдікте деректерге қол жеткізеді және әр сағат жиегінде жартылай дерек жіберу үшін екі есе дерек жылдамдығы интерфейсін пайдаланады. DDR2 және DDR3 осы көрсеткішті тиісінше 4 есе және 8 есе арттырып, 2 және 4 сағаттық цикл ішінде 4 сөздік және 8 сөздік топтарды жеткізеді. Ішкі қол жеткізу жылдамдығы көбінесе өзгеріссіз қалады (DDR 400, DDR2 800 және DDR3 1600 жады үшін секундына 200 миллион), бірақ әрбір қол жеткізу көбірек дерек көлемін қамтиды.

Тікелей Rambus DRAM

Рэмбс компаниясы тікелей RAMBUS DRAM (DRDRAM) жадысын әзірледі. Алғаш рет 1999 жылы аналық платаларда қолдау көрсетілді, оның өнеркәсіп стандарты болуы жоспарланған, бірақ DDR SDRAM одан озысып, 2003 жылға қарай техникалық тұрғыдан қолданыстан шығып қалды.

Кішігірім DRAM

Төмендеу кешігуі бар DRAM (RLDRAM) — жоғары өнімділіктегі қос дерек жылдамдығы (DDR) SDRAM, ол жылдам, кездейсоқ қол жеткізуді жоғары өткізу қабілетімен үйлестіреді, негізінен желілік және кэштеу қолданбалары үшін арналған.

Графикалық оперативті жады

Графикалық жадтар – видеокарталарда кездесетін текстуралық жад және кадр буферлері сияқты графикалық міндеттерге арналған асинхронды және синхронды DRAM-дер.

Видео DRAM

Видео DRAM (VRAM) – DRAM-ның екі портты түрі, бұрынғыда кейбір графикалық адаптерлерде кадр буферін сақтау үшін жиі қолданылатын.

Терезенің DRAM

Window DRAM (WRAM) – VRAM-ның бір түрі, бұрын Matrox Millennium және ATI 3D Rage Pro сияқты графикалық адаптерлерде қолданылған. WRAM, VRAM-нан артық өнімділік көрсету және төмен құнмен болу үшін жасалған. WRAM, VRAM-ға қарағанда 25%-ға дейін жоғары өткізу қабілетіне ие болды және мәтін сызу, блоктарды толтыру сияқты, жиі қолданылатын графикалық операцияларды үдетті.

Көпбанктік DRAM

Multibank DRAM (MDRAM) — MoSys компаниясы әзірлеген арнайы DRAM түрі. Ол 256 кБ көлемді шағын жад банктерінен құралған, олар кезектестікпен жұмыс істейді, бұл графикалық карталар үшін қажетті өткізу қабілетін SRAM сияқты жадтан арзанға қамтамасыз етеді. MDRAM бір сағат циклында екі банкке операция жасауға да мүмкіндік береді, егер сұраныстар тәуелсіз болса, бірнеше параллель сұраныс жасауға болады. MDRAM негізінен графикалық карталарда, мысалы Tseng Labs ET6x00 чипсеттерімен жабдықталғандарында қолданылды. Бұл чипсет негізіндегі карталар көбінесе 2,25 МБ сыйымдылыққа ие болды, себебі MDRAM осындай сыйымдылықпен оңайрақ жүзеге асырылатын. 2,25 МБ MDRAM-мен жабдықталған графикалық карта 1024×768 ажыратымдылығында 24 биттік түсті көрсетуге жеткілікті жадты қамтамасыз етті, бұл сол кезде өте танымал параметр еді.

Синхронды графикалық операциялық жады

Синхронды графикалық жад (SGRAM) – графикалық адаптерлерге арналған SDRAM-ның ерекше түрі. Ол бит маскалау (басқаларын өзгертпей, белгілі бір бит жазықтығына жазу) және блокқа жазу (жад блогын бір түспен толтыру) сияқты мүмкіндіктерді қосады. VRAM және WRAM-нан өзгеше, SGRAM бір портты. Дегенмен, ол бір уақытта екі жад бетін аша алады, бұл басқа бейне жад технологияларының екі портты мүмкіндігін имитациялайды.

Графика екі есе жылдамдықты SDRAM

Графикалық екі еселік деректер жылдамдығы SDRAM – графикалық процессорлардың (GPU) негізгі жадысы ретінде қолдануға арналған, ерекше DDR SDRAM түрі. GDDR SDRAM, DDR3 сияқты жалпы қолданыстағы DDR SDRAM түрлерінен өзгеше, бірақ олардың негізгі технологиялары ортақ. Олардың басты ерекшелігі – DRAM ядросы мен I/O интерфейсі үшін жоғары тактоқ жиіліктері, бұл GPU үшін жад енінің артуын қамтамасыз етеді. 2020 жылға дейін GDDR-дың жеті буыны пайда болды: GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR5X, GDDR6 және GDDR6X.

Псевдостатикалық оперативті жады

Псевдостатикалық RAM (PSRAM немесе PSDRAM) – динамикалық RAM, кіріктірілген жаңарту және адресті басқару тізбегімен жабдықталған, осы арқылы ол статикалық RAM (SRAM) сияқты жұмыс істейді. Ол DRAM-ның жоғары тығыздығын нағыз SRAM-ның қолдануға ыңғайлылығымен үйлестіреді. PSRAM Apple iPhone және XFlar платформасы сияқты басқа да кіріктірілген жүйелерде қолданылады. Кейбір DRAM компоненттерінің "өздігінен жаңарту режимі" бар. Бұл псевдостатикалық жұмыс істеу үшін қажетті логиканың көп бөлігін қамтиды, бірақ бұл режим көбінесе күту режимімен тең. Ол негізінен DRAM-да сақталған деректерді жоғалтпай, қуатты үнемдеу үшін DRAM контроллерінің жұмысын тоқтатуға мүмкіндік беру үшін ұсынылады, ал аталған PSRAM-дардағыдай, жеке DRAM контроллерісіз жұмыс істеуге емес. PSRAM-ның кіріктірілген түрін MoSys 1T SRAM деген атпен сатты. Бұл – нағыз SRAM сияқты жұмыс істеуі үшін алдына SRAM кэші қойылған шағын DRAM банктерінің жиынтығы. Ол Nintendo GameCube және Wii бейне ойын консольдерінде қолданылады. Cypress Semiconductor компаниясының HyperRAM – JEDEC стандартына сәйкес 8 контактілі HyperBus немесе Octal xSPI интерфейсін қолдайтын PSRAM түрі.