SRAM(Static Random-Access Memory:靜態隨機存取記憶體)是以正反器電路(以 6個電晶體記憶1位元的 SRAM 單元)保存資料的揮發性記憶體。與 DRAM 不同,不需要刷新動作,存取速度極快(1~5ns 等級),因此作為 CPU、GPU、SoC 的快取記憶體(L1/L2/L3 快取)不可或缺。AI GPU 的快取(SRAM)容量已成為左右 AI 推論效能的重要指標。
SRAM 與 DRAM 的主要差異在於單元結構。DRAM 是1個電晶體+1個電容(1T1C)的簡單結構,特點是高積體度與低成本,但需要定期刷新。SRAM 是 6個電晶體(6T)單元,面積較大,但具有高速、低功耗、不需刷新的特性。在相同製程節點下,所需面積約為 DRAM 的 6~8倍,因此不適合大容量化,但在存取速度至關重要的用途中無可取代。
在 AI 時代,SRAM 容量的重要性急速上升。Apple M4 晶片搭載 192MB 系統級快取(SLC),實現 GPU 運算與 CPU 運算之間有效率的記憶體共享。NVIDIA H100 搭載 50MB 的 L2 快取,將與 HBM 之間的資料傳輸降到最低。在次世代 AI 晶片中,「SRAM 容量 vs HBM 頻寬 vs 運算量的平衡最佳化」已成為晶片設計的核心課題,SRAM 位元數的增加直接關係到先進邏輯製程的良率。
SRAM 的製造技術特性被用作代表先進邏輯製程效能的指標。「SRAM 單元尺寸(μm²)」是業界標準的製程節點微縮指標,台積電 N3B 已達成 0.0199μm² 的 SRAM 單元尺寸。導入 EUV 曝光以後,SRAM 單元位元線與字元線的圖案化精度提升,良率與效能同時獲得改善。高密度搭載 SRAM 的先進邏輯晶片製造,是 EUV 設備稼動率的主要驅動力。
SRAM 作為單體記憶體產品的市場屬於利基市場,但作為內建於邏輯晶片的 embedded SRAM,市場相當龐大。在先進 SoC(智慧型手機・AI GPU・網路處理器)的設計中,SRAM 占整體晶片面積 20~50% 的情況並不少見。3D 堆疊技術(面對面的 SRAM 堆疊),以及大量搭載 SRAM 的記憶體內運算(PIM)晶片的開發也在推進,SRAM 的設計與製造技術作為次世代運算的基礎技術持續演進。