D램

D램(Dynamic Random Access Memory)이란 용량이 크고 속도가 빠르기 때문에 컴퓨터의 주력 메모리로 사용되는 램을 지칭한다. 동적 램이라고도 한다. 모바일에 특화된 제품은 모바일 D램이라고 한다. 램은 정보를 기록하고 기록해 둔 정보를 읽거나 수정할 수 있는 메모리로, 전원을 공급하는 한 데이터를 보존하는 S램과 시간이 흐름에 따라 데이터가 소멸되는 D램이 있다.

개요

디램은 임의 접근 기억 장치(random-access memory)의 한 종류로 정보를 구성하는 개개의 비트를 각기 분리된 축전기(capacitor)에 저장하는 기억 장치이다. 각각의 축전기가 담고 있는 전자의 수에 따라 비트의 1과 0을 나타내지만 결국 축전기가 전자를 누전하므로 기억된 정보를 잃게 된다. 이를 방지하기 위해 기억 장치의 내용을 일정 시간마다 재생시켜야 되는 것을 일컬어 '동적(dynamic)'이란 명칭이 주어졌다. 정보를 유지하려면 지속적인 전기 공급이 필요하기 때문에 DRAM은 휘발성 기억 장치(volatile memory)에 속한다.

RAM은 컴퓨터에서 정보나 명령을 판독, 기록할 수 있는 기억장치로 램에는 전원을 주는 한 기억을 보존하는 SRAM(static random access memory)과 시간이 흐름에 따라 기억이 흐려지는 DRAM(dynamic random access memory)이 있다.

SRAM은 그 유지기능을 갖게 하기 위해 각 비트의 정보유지용 소자가 부착되어 있으므로 집적회로로서 그만큼 복잡해지고 소자의 수도 많다.

DRAM은 단시간내에 주기적으로 재충전시켜 주면 기억이 유지되기 때문에 컴퓨터의 기억조사로 가장 많이 쓰인다.

동적 램은 기록된 내용을 유지하기 위하여 주기적으로 재충전(Refresh)이 필요하다. 기본적으로 축전기(Capacitor)로 이루어지며 이것의 충전 상태로 정보를 기록한다. 계속 재충전해야 하는 이유는 캐퍼시터가 시간이 지나면 저절로 방전되기 때문이다.

동적 램은 속도가 SRAM보다는 느리지만 구조가 간단하여 집적도를 쉽게 높일 수 있다. SRAM이 보통 트랜지스터 사이에서 루프를 돌리고 '상정되지 않은 입력'을 걸러내는 게(SDRAM의 경우 클럭에 대한 반응도) 필요한 플립플롭의 구조상 최소 4개 이상으로 셀 하나를 만들지만 DRAM은 트랜지스터 하나와 캐패시터 하나로 만들어져 있기에 고집적화가 가능하다. 그나마 커패시터도 트랜지스터 제조 시 생길 수밖에 없는 기생 커패시터를 극대화하여 활용하기에 필요 면적이 매우 작다. 또한 정적 램에 비해서 가격이 매우 싸고 전력 소비도 그렇게 많지 않아 CPU의 주 기억 장치로 가장 많이 사용되고 있다. 파워 서플라이와 같은 다이오드 계열이 기초 소자 중 가장 비싸다.

우리가 말하는 '램'은 보통 DRAM이다. DRAM 구조에 따라 비동기식이니 동기식이니, 동기식 중에서도 SD이니 RD이니 DDR이니 붙는 것.

역사

제2차 세계 대전 기간 중 블레츨리 파크에서 사용된, 코드명 Aquarius라는 암호 해독 머신은 고정 배선 형태의 동적 메모리를 장착하였다.

1964년, IBM에서 일하던 아놀드 파버와 유진(Eugene Schlig)은 트랜지스터 게이트와 터널 다이오드 래치를 이용하여 고정 배선 형태의 메모리 셀을 만들었다. 래치를 두 개의 트랜지스터와 두 개의 레지스터로 대체하였으며, 이 구성은 Farber-Schlig 셀로 부른다. 1965년 IBM에서 벤자민 아구스타와 그의 팀은 이 Farber-Schlig 셀을 기반으로한 16비트 실리콘 메모리 칩을 만들었으며, 여기에 80개의 트랜지스터, 64개의 레지스터, 4개의 다이오드가 포함되어 있었다. 1966년 로버트 H. 데나드 박사가 IBM 왓슨 연구소에서 DRAM을 발명하였다. 그는 1968년 DRAM에 대한 미국 특허를 받았다.

최초의 DRAM 상용 제품은 1969년 이 특허의 사용권을 취득한 Advanced Memory System에서 나왔다. IBM의 특허는 1985년 6월 4일에 만료되었다.

일반적인 디램의 형식

일반 디램 구성 형식

일반 디램 구성

표준 모듈은 다음과 같다:

• DRAM 칩 (IC)
  • 듀얼 인라인 패키지 (DIP)
• 디램 메모리 모듈
  • 싱글 인라인 패키지 (SIPP)
  • 싱글 인라인 메모리 모듈 (SIMM)
  • 듀얼 인라인 메모리 모듈 (DIMM)
  • 램버스 인라인 메모리 모듈 (RIMM), 기술적으로 DIMM이지만 특허 슬롯 때문에 RIMM으로 불린다.
  • 소형 설계 DIMM (SO-DIMM), 일반 DIMM의 약 절반 크기이며 노트북, 푸트프린트 PC(예: 미니 ITX 메인보드), 업그레이드 가능 프린터, "라우터와 같은" 네트워킹 하드웨어 등에 쓰임. 이에 따른 버전은 다음과 같다:
    • 72 핀 (32 비트)
    • 144 핀 (64 비트)
    • 168 핀 (64 비트)
    • 200 핀 (72 비트)
  • 소형 설계 RIMM (SO-RIMM). RIMM의 소형 버전이며 노트북에 쓰인다. 기술적으로 SO-DIMM이지만 특허 슬롯 때문에 SO-RIMM로 불린다.
• 스택(stacked) / 넌스택(non-stacked) 램 모듈
  • 스택 램 칩은 서로가 붙어 있는 2 개의 램 회로판을 사용한다. 더 넓은 모듈을 사용할 수 있게 해 주어 (512MB / 1Gig SO-DIMM과 같은) 낮은 밀도의 회로판을 사용하여 제조할 수 있게 해 준다. 이렇게 접착된 침 모듈은 더 많은 전력을 소비한다.

일반 디램 모듈

1. DIP 16 핀 (디램 칩, 보통 FPRAM 이전)
2. SIPP (보통 FPRAM)
3. SIMM 30 핀 (보통 FPRAM)
4. SIMM 72 핀 (보통FPRAM)
   1. EDO 보통 60n 이하부터
5. DIMM 168 핀 (SDRAM)
6. DIMM 184 핀 (DDR SDRAM)
7. DIMM 240 핀 (DDR2 SDRAM/DDR3 SDRAM)

다변화

비동기 디램

• RAS (Row Address Strobe)
• CAS (Column Address Strobe)
• WE (Write Enable)
• OE

비디오 디램 (VRAM)

VRAM은 듀얼 포트된 버전의 디램으로 이전에 비트맵 (프레임 버퍼)를 그래픽 어댑터 안에서 사용하기도 했다.

고속 페이지 모드 디램 (FPM)

고속 페이지 모드 디램은 FPM DRAM, 페이지 모드 DRAM, 고속 페이지 모드 메모리, 또는 페이지 모드 메모리라고도 한다.

• 정적 열(Static column)
• 니블 방식(Nibble mode)

RAS 리프레시 이전 CAS

CAS(클래식 동기 디램)은 각 열을 여는 것을 되풀이하며 리프레시된다.

윈도 RAM (WRAM)

윈도 램 또는 WRAM은 반도체 컴퓨터 메모리에서 사라진 형식이며 그래픽 어댑터의 비디오 램(VRAM)을 대체하기 위해 설계되었다. 삼성에 의해 개발되었으며 마이크론 테크놀로지가 시장화하였으나 SDRAM과 SGRAM에게 지위를 뺏기기까지 시장 수명이 짧았다.

확장 데이터 출력 (EDO) 디램

EDO 디램은 새로운 접근DD, 고속 페이지 모드 디램은 1993년에 EDO 디램으로 대체되었다.

버스트 EDO (BEDO) 디램

버스트 EDO 디램은 최대 5-1-1-1을 위한 4 개의 메모리 주소를 한 버스트 안에 처리할 수 있었다. 이렇게 EDO 메모리의 최적화된 설계를 거쳐 추가적인 3 개의 클럭을 절약할 수 있었다.

멀티뱅크 디램 (MDRAM)

멀티뱅크 램은 2L 캐시 메모리에 대한 메인 메모리를 위한 인터리빙 기술로 SRAM보다 저렴하고 더 빠르다.

동기 그래픽 램 (SGRAM)

SGRAM은 그래픽 어댑터를 위한 SDRAM에 특화된 형식이다.

동기 동적 램 (SDRAM)

싱글 데이터 레이트 (SDR) SDRAM은 디램의 동기화 형식이다.

다이렉트 램버스 디램 (DRDRAM)

자세한 것은 다이렉트 램버스 디램을 참고하라.

더블 데이터 레이트 (DDR) SDRAM

더블 데이터 레이트 (DDR) SDRAM은 SDRAM 보다 나중에 나온 개발판으로 2000년부터 PC 메모리에 쓰이기 시작했다. DDR2 SDRAM 은 원래 주로 더 높은 클럭 속도와 더 깊은 파이프라이닝을 제공한 DDR SDRAM에 약간의 향상(산업 표준 싱글 코어 CPU 기반)을 보였다. 그러나 2006년에 다중 코어 CPU가 빠르게 받아들여지자, 산업에서는 DDR2가 기존의 물리적 DDR-SDRAM 표준에 혁명을 일으킬 것이라고 내다 보았다. 게다가 2007년 DDR3 SDRAM가 개발되면서 DDR3가 "제약적인 DDR/DDR2"을 빠르게 대체할 것으로 예측하고 있다.

유사 정적(Pseudostatic) 램 (PSRAM)

PSRAM 또는 PSDRAM은 내장 리프레시와 주소 제어 회로가 있는 동적 램으로 정적 RAM (SRAM)과 비슷하게 동작한다. 디램의 높은 밀도와 SRAM의 용이성이라는 2 개의 장점을 합친 것이다.

1T 디램

여기에 서술된 다른 것들과 달리, 1T 디램은 실제로 디램 비트 셀을 다르게 구성하고 있다. 1T 디램은 ZRAM이라는 이름으로 상용화되어 있다. 클래식 단일 트랜지스터/단일 축전기 (1T/1C) 디램 셀이 가끔 "1T 디램"으로 일컬을 수도 있으니 주의할 것.

RLDRAM

RLSDRAM(감소된 레이턴시 디램)은 높은 대역너비와 더불어 속도가 빠른, 랜덤 액세스를 제공하는 DDR SDRAM이다. RLDRAM은 주로 네트워크 응용 프로그램이나 캐시 응용 프로그램에 쓰일 것을 염두에 두고 설계되었다.

참고자료

• 〈D램〉, 《시사상식사전》
• 〈D램〉, 《매일경제》
• 〈동적 램〉, 《위키백과》
• "RAM", 《나무위키》

같이 보기

• DDR SD램
• 기억장치
• SD램
• 듀얼포트램
• S램
• 플래시 메모리

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