SRAM이란 무엇인가? PCB 설계 팁 및 데이터 손실 방지 방법

SRAM은 전원이 제거되면 데이터를 잃게 됩니다.

편집 소프트웨어에서 가장 좋은 발명 중 하나는 자동 저장 기능으로, 최악의 시기에 머피의 법칙이 발동하는 것을 방지합니다. 수십 년 전, 자동 저장 기능이 없는 것이 '저장' 버튼을 누르는 것을 꺼려한 나머지 중요한 대학 과제의 여러 페이지가 실제로 사라져서 거의 울 뻔했습니다.

전자 기기에서는 SRAM을 설계할 때의 도전과제를 알고 있다면, 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)에 저장된 전체 데이터를 잃을 위험이 있습니다. 이는 SRAM이 중요한 변수를 저장하는 경우 특히 하드웨어의 예측할 수 없는 작동을 초래할 수 있습니다.

SRAM이란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

SRAM은 임베디드 시스템 디자인에서 일반적으로 사용되는 비휘발성 메모리입니다. 이는 논리 비트로 정보를 저장하고 작동 전압이 공급되는 한 값을 유지합니다. 전원이 제거되면 전체 SRAM은 기본값, 보통 논리 1과 동일한 값으로 재설정됩니다.

SRAM의 내부는 여러 개의 셀로 구성됩니다. 이 셀들은 트랜지스터 한 쌍에 의해 제어되는 양안정 플립플롭을 포함하고 있습니다. 특정 주소에 정보가 저장될 때, 일부 플립플롭은 데이터의 디지털 값을 나타내기 위해 해당하는 대로 래치됩니다.

SRAM이 전원이 꺼졌을 때 정보를 유지할 수 없음에도 불구하고, 추가 작업 메모리가 필요한 설계에서 정기적으로 사용됩니다. Flash 및 EEPROM과 같은 다른 휘발성 메모리 구성 요소에 비해 SRAM은 무시할 수 있는 읽기 접근 시간을 가지며 데이터를 임의의 메모리 주소에 쓸 수 있습니다.

다른 전자 구성 요소와 마찬가지로 SRAM도 여러 해에 걸쳐 개선되었습니다. SRAM이 40개 이상의 핀을 가진 거대한 구성 요소였고 병렬 주소 버스가 여전히 인기 있는 인터페이스였던 시절은 지났습니다. 오늘날의 메모리 제조업체들은 SPI 및 I2C와 같은 직렬 인터페이스를 가진 SRAM을 생산하여 폼 팩터를 최소 8핀까지 대폭 줄입니다.

SRAM을 설계할 때 고려해야 할 주요 사항들

SRAM 설계에 추가적인 고민을 기울이면 큰 차이를 만들 수 있습니다.

SRAM을 사용한 설계는 간단해 보일 수 있습니다. 결국, 핀 수가 적은 메모리 칩을 사용한 설계가 어디 어려울까요? 하지만, 경험을 통해 실제로 많은 문제가 발생할 수 있다는 것을 배웠습니다. 부품 선택부터 생산 후 문제에 이르기까지, 상당한 수의 문제가 발생할 수 있습니다. 여기 초보 PCB 설계자를 위한 몇 가지 팁이 있습니다:

메모리 용량

가장 높은 용량의 SRAM을 선택해야 할까요, 아니면 프로젝트 요구 사항에 맞는 것을 선택해야 할까요? 이는 하드웨어 설계자보다는 펌웨어 개발자를 괴롭히는 질문입니다. 메모리 제조업체들은 보통 같은 물리적 패키지에 다양한 용량의 SRAM을 소개합니다. 이는 메모리 용량의 선택이 변경되더라도 설계를 변경할 필요가 없음을 의미합니다.

인터페이스 유형

SRAM에서 가장 인기 있는 인터페이스는 SPI와 I2C입니다. SPI는 데이터를 쓰고 읽기 위해 네 개의 물리적 핀을 요구하는 반면 I2C는 두 개의 물리적 데이터 연결만을 요구합니다. 일반적으로 SPI는 더 빠른 접근을 제공하지만 SPI 버스에 있는 각각의 IC마다 개별 제어 신호를 요구합니다. I2C는 데이터와 클록 신호만을 요구하기 때문에 여러 메모리 칩이 마이크로컨트롤러에 연결되어 있을 때 이상적입니다.

디커플링 캐패시터

플래시와 FRAM과 같은 혁신적인 비휘발성 메모리 덕분에 배터리 백업 SRAM을 설계할 일이 거의 없을 것입니다. 이는 분명히 SRAM 설계를 더 쉽게 만들지만, 안정적인 전원 공급의 중요성을 간과해서는 안 된다는 의미는 아닙니다. SRAM의 Vcc 핀에 가까운 곳에 반드시 디커플링 캐패시터를 배치해야 합니다. 전원 불안정으로 인한 데이터 손상은 절대 원하지 않을 것입니다. 디커플링 캐패시터는 그라운드 바운스 문제를 방지하는 데에도 도움이 됩니다.

신호 트레이스

데이터 무결성을 유지하기 위해 PCB 최적의 관행을 따르십시오.

SPI, I2C 또는 병렬 SRAM을 사용하든, 데이터가 쓰이거나 읽힐 때 전파 지연 문제로 데이터가 손상되지 않도록 해야 합니다. 이는 평소의 최적 관행이 적용된다는 의미입니다: 데이터 신호를 서로 평행하게 배치하고 다른 고주파 트레이스로부터 멀리 떨어뜨리십시오.

그라운드 플레인

SRAM 아래에 넓은 그라운드 플레인 영역이 구성 요소의 안정성을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 외부 소스로부터의 전자기 간섭이 SRAM에 영향을 미치는 것을 방지하는 데에도 도움이 됩니다. Altium의 폴리곤 도구를 사용하여 쉽게 견고한 그라운드 플레인을 배치할 수 있습니다.

PCB 레이아웃 소프트웨어를 사용하면, 예를 들어 Altium Designer^®와 같은 소프트웨어는 원활한 라우팅을 도와주고, 데이터 손실을 방지하며, 불안정성이나 간섭과 같은 불필요한 문제들을 피할 수 있게 합니다. PCB 설계에서 SRAM을 더 효과적으로 사용하는 데 도움이 필요하다면, 오늘 Altium 전문가와 상담하세요.