电脑手机都用它：一文读懂DRAM、SRAM和Flash原理

DRAM、SRAM和Flash都属于存储器，DRAM通常被称为内存，也有些朋友会把手机中的Flash闪存误会成内存。SRAM的存在感相对较弱，但他却是CPU性能发挥的关键。DRAM、SRAM和Flash有何区别，它们是怎样工作的？

DRAM：动态随机存取存储器

DRAM的全称是Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器。"随机存取"意味着CPU可以存取其中的的任意位置，而不像硬盘那样每次存取要以扇区为单位进行。

而"动态"是因为DRAM的工作采用电容原理，为了防止漏电引发数据错误，需要定时重复刷新。当电源中断后DRAM中的数据就会全部丢失，所以它属于"易失型"存储器。

SRAM：静态随机存取存储器

SRAM的存在感比较弱，因为多数时候它并不是像DRAM那样以内存条的形式直接展现在大家面前。CPU中集成的高速缓存就属于SRAM（Static Random-Access Memory，静态随机存取存储器）。在一些无DRAM缓存设计的固态硬盘（如东芝TR200）中，主控内会集成小容量的SRAM缓存。

SRAM存储单元是由6个晶体管制成的简单锁存器，无需刷新和回写就能保留数据，速度比DRAM更快。但由于集成度低，SRAM容量比DRAM小，成本比DRAM高，所以在大多数地方只能以较小的容量作为高速缓存使用。断电后SRAM中的数据也会丢失，同样属于"易失性"存储器。

Flash：闪存存储器

铠侠（原东芝存储）在上世纪80年代发明NAND型闪存。闪存可以在断电后持续保存数据，但是它无法随机存取，最小读写单元是Page页（早期为4KB，当前多为16KB），最小擦除单位是Block块（当前为16MB左右）。

闪存使用特殊的"浮栅层"（Floating Gate）来存储数据，氧化物层（Oxide Layer）的存在可防止浮栅层中电子流失，这是它能够在断电后继续保存数据的原因。

Flash闪存的1个存储单元存储多位数据，这是DRAM和SRAM都做不到的。根据浮栅层中电子的多少，每个存储单元可以表达1比特（SLC）、2比特（MLC）、3比特（TLC）或4比特（QLC）数据。

闪存的写入和擦除基于量子隧道效应，每个单元可以存储的数据越多，对跃迁到浮栅层的电子数量控制越严苛，写入速度也越慢，所以TLC的闪存性能优于QLC。

当前的3D闪存在结构上跟传统闪存又有所不同。3D闪存的单元排列从水平变更为立体的同时，闪存单元的结构也变为类似于圆柱形，Floating Gate浮栅也被Charge Trap电荷捕获结构代替。

新一代固态硬盘上已经用上96层堆叠技术的3D闪存，而下一代100+层堆叠的闪存也已完成研发并将很快进入量产阶段，在容量、性能和成本上取得新的进步。

总结：DRAM是内存（动态刷新，断电丢数据），SRAM是高速缓存（无需刷新，断电丢数据），Flash（无需刷新，断电不丢数据）通常作为硬盘。从容量上看SRAM<DRAM<Flash，从性能上看则正好反过来。DRAM和SRAM断电后数据会丢失，写入Flash闪存的数据则可以在断电后持续保留。

盘点华为小米OPPOVIVO手机里的DRAM和NAND供应商

华为（荣耀）、小米、OPPO 和 VIVO 是中国品牌的智能手机市场大玩家。在智能手机上使用的低功耗移动DRAM组件方面，它们有由三星、SK 海力士和美光三大DRAM制造商制造的LPDDR4X或LPDDR5 DRAM芯片，使用了先进的 10 纳米级 DRAM 节点，例如 D1y 和 D1z。

国际电子商情讯，随着手机对内存性能的需求接近PC，全球智能手机制造商已将最新内存组件用于手机当中，近日Techinsight发布了对智能手机中内存组件的使用情况。

DRAM使用情况

例如，荣耀 X20 和 OPPO A54 手机有美光 D1z 和三星 D1z LPDDR4X；小米 Redmi K40 Pro 和 Vivo X70 手机具有 S-D1z LPDDR5 芯片和 LPDDR4X 三星芯片。

图：近期发布的中国智能手机的低功耗移动 DRAM 组件和芯片细节。图片来源：Techinsight

NAND使用情况

NAND的商业产品有三星、铠侠、西部数据、SK海力士、美光、英特尔和长江存储的112L、128L、144L和176L芯片。

大多数情况下，中国智能手机使用主要NAND芯片制造商的92L/96L和128L TLC 3D NAND芯片。

去年年初一些 2D eMMC NAND 芯片，例如小米 Redmi 9A 手机，但是目前中国所有智能手机都具有 eMMC5.1 或 UFS 3.1 标准的 3D NAND 组件。

近期发布的OPPO A54和部分荣耀手机采用eMMC 5.1，其他手机采用UFS 3.1规范。

作为参考，对于 Apple iPhone，铠侠进入了 2021 年的 iPhone 13、13Pro 和 13Pro Max，提供了128GB、256GB 和 512GB芯片。它们在每台设备中都配备了铠侠的 FXH8 112L 512Gb 芯片。

三星在 2021 年为 S21/21+/S21 Ultra 采用了 S-128L TLC NAND 设备，并在 2022 年为 S22 系列组装了 S-128L TLC NAND 设备。

图 ：近期发布的中国智能手机的数据存储组件和芯片细节。图片来源：Techinsight

责编：ECHO

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