SRAM

Statisches Schreib-Lese-Speicher ist ein flüchtiger Halbleiterspeicher, der Daten in stabilem Zustand speichert, ohne periodische elektrische Auffrischungszyklen zu benötigen. Anders als DRAM, das Tausende Male pro Sekunde neu geladen werden muss, behält SRAM seinen Inhalt solange bei, wie Strom anliegt. Jede Speicherzelle nutzt eine Flip-Flop-Schaltung aus Transistoren und Widerständen, typischerweise sechs Transistoren pro Bit, weshalb SRAM für gleiche Kapazität deutlich mehr physikalischen Platz benötigt als DRAM.

Der Geschwindigkeitsvorteil ist der primäre Wert von SRAM in der Industrie. Die Zugriffszeiten liegen typischerweise bei 1 bis 10 Nanosekunden gegenüber 50+ Nanosekunden bei DRAM, weshalb SRAM Standard in Prozessor-Caches, eingebetteten Systemen und allen Anwendungen ist, wo Latenzen minimiert werden müssen. Moderne CPUs enthalten SRAM in drei oder vier Cache-Ebenen; der L1-Cache fasst vielleicht nur 32 Kilobyte, arbeitet aber mit Prozessortaktgeschwindigkeit. Ein 1-Megabyte-SRAM-Chip könnte mehrere Tausend Quadratmillimeter Silizium verbrauchen, während entsprechender DRAM deutlich weniger Platz benötigt.

Stromverbrauch ist ein ernsthafter Nachteil. SRAM-Zellen ziehen kontinuierlich Strom, auch im Ruhezustand, und Leckströme steigen exponentiell mit der Temperatur. Das macht SRAM für großflächiges Arbeitsspeicher in stromabhängigen Anwendungen ungeeignet. Der L2-Cache eines Laptops könnte so viel Strom verbrauchen wie Gigabyte DRAM, aber der Geschwindigkeitsgewinn rechtfertigt dies für Daten, auf die der Prozessor wiederholt zugreift.

Varianten und industrielle Anwendung

Asynchrones SRAM benötigt kein Taktsignal und reagiert direkt auf Adress- und Steuerleitungen, typisch in älteren eingebetteten Systemen. Synchrones SRAM arbeitet mit einem Taktsignal für straffere Zeitkontrolle. Dual-Port- und Multi-Port-SRAM-Varianten ermöglichen gleichzeitige Lese- oder Schreibvorgänge an verschiedenen Adressen, unverzichtbar in Videospeichern und Digitalsignalprozessoren. QDR-SRAM-Varianten (Quad Data Rate) können auf jedem Taktzyklus separate Lese- und Schreibvorgänge ausführen, nützlich in Netzwerk-Switch-Fabric-Speichern und Hochgeschwindigkeitsdatenerfassung.

SRAM kommt in Netzwerk-Routern, industriellen SPS-Systemen, medizinischen Bildgebungsgeräten und Luft- und Raumfahrt-Avionik vor, wo zuverlässige, vorhersehbare Zugriffszeiten erforderlich sind. Batteriegerützte SRAM bewahrt Daten bei Stromausfall und ist Standard in Echtzeituhr- und Konfigurationsspeichern. Magnetische oder kapazitive Varianten existieren für spezialisierte Anwendungen, obwohl Halbleiter-SRAM moderne Praxis beherrscht. Der Begriff umfasst sowohl allgemeine Komponenten als auch anwendungsspezifischen eingebetteten Speicher in Mikrocontrollern und FPGAs.