DRAM (Dynamic Random Access Memory)

DRAM คืออะไร

DRAM (Dynamic Random Access Memory) คือ สถาปัตยกรรมหน่วยความจำประเภทสารกึ่งตัวนำที่ใช้โครงสร้างพื้นฐานแบบ 1T1C (1 Transistor / 1 Capacitor) ต่อ 1 บิตข้อมูล โดยอาศัยประจุไฟฟ้าที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุเป็นตัวแทนสถานะลอจิก (0 หรือ 1)

หน้าที่สำคัญ

  • Charge-Based Storage: เก็บข้อมูลในรูปแบบของประจุไฟฟ้าภายในตัวเก็บประจุ (Capacitor) ขนาดจิ๋ว โดยมีทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ควบคุมการเข้าถึง (Access Transistor)
  • Refreshing Logic: เนื่องจากตัวเก็บประจุมีการรั่วไหลของประจุ (Leakage) ตลอดเวลา DRAM จึงต้องมีวงจรควบคุมการ Refresh เพื่ออ่านข้อมูลเดิมแล้วเขียนกลับลงไปใหม่ซ้ำๆ ตามคาบเวลาที่กำหนด (Refresh Cycle) เพื่อรักษาความคงอยู่ของข้อมูล
  • Differential Sensing: ใช้ Sense Amplifier ในการขยายสัญญาณความต่างศักย์ไฟฟ้าขนาดเล็กมากที่ถูกปล่อยออกมาจาก Cell เมื่อมีการเปิด Row เพื่อระบุว่าข้อมูลนั้นเป็น High (1) หรือ Low (0)

เกร็ดน่ารู้

  • Row Hammer Vulnerability: เป็นช่องโหว่ทางฮาร์ดแวร์เชิงลึกที่เกิดจากการเข้าถึงข้อมูลในแถว (Row) เดิมซ้ำๆ ถี่เกินไป จนเกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Interference) ทำให้ประจุในแถวข้างเคียงรั่วไหลและข้อมูลเปลี่ยนไป (Bit-flip)
  • Soft Errors: DRAM มีโอกาสเกิดความผิดพลาดของข้อมูลจากรังสีคอสมิกหรืออนุภาคอัลฟาที่วิ่งผ่านชิป ซึ่งอาจทำให้ประจุในตัวเก็บประจุเปลี่ยนสถานะ จึงเป็นที่มาของการต้องมีเทคโนโลยี ECC (Error Correction Code) ในระดับเซิร์ฟเวอร์หรือ DDR5

คำศัพท์ที่เกี่ยวข้อง

  • Memory Bank & Rank: การจัดกลุ่มโครงสร้างของชิป DRAM เพื่อเพิ่มช่องทางการรับส่งข้อมูลแบบขนาน
  • $t_{REFI}$ (Refresh Interval): ช่วงเวลาระหว่างการคำสั่ง Refresh ข้อมูลแต่ละรอบ ซึ่งมีผลต่อประสิทธิภาพรวมของระบบ
  • RAS (Row Address Strobe) & CAS (Column Address Strobe): สัญญาณควบคุมที่ใช้ในการระบุตำแหน่งที่อยู่ของข้อมูลในตารางหน่วยความจำ (Matrix)
  • Sense Amplifier: วงจรขยายสัญญาณที่ทำหน้าที่อ่านประจุไฟฟ้าที่อ่อนกำลังจากเซลล์เก็บข้อมูล

อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง

  • Memory Controller (IMC): หน่วยควบคุมที่ฝังอยู่ใน CPU ซึ่งทำหน้าที่สั่งการจังหวะการอ่าน/เขียน และการ Refresh ให้กับชิป DRAM
  • PMIC (Power Management IC): ชิปควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่บนแผง DDR5 โดยตรง เพื่อจ่ายไฟให้ชิป DRAM ได้นิ่งและแม่นยำขึ้น
  • Die: แผ่นซิลิกอนขนาดจิ๋วภายในชิปที่เป็นที่อยู่ของเซลล์เก็บข้อมูลนับพันล้านเซลล์

กลับหน้าหลัก: พจนานุกรมคำศัพท์คอมพิวเตอร์ฉบับ DIY PC