SRAM vs DRAM: 정적 RAM과 동적 RAM의 차이점, 어느 쪽이 더 빠를까?

RAM(Random Access Memory, 랜덤 액세스 메모리)은 저장된 데이터를 유지하기 위해 지속적인 전원 공급이 필요한 메모리입니다. 전원 공급이 끊기면 데이터가 모두 사라지기 때문에 '휘발성 메모리'라고 불립니다. RAM은 크게 정적 RAM(SRAM)과 동적 RAM(DRAM) 두 가지로 나뉘며, 각각 고유한 장단점을 가지고 있습니다. 이 글에서는 SRAM과 DRAM의 차이점, 어느 쪽이 더 나은지, 그리고 DRAM이 수천 번에 걸쳐 리프레시(재충전)되어야 하는 이유까지 자세히 알아보겠습니다.

SRAM과 DRAM의 차이점

정적 RAM과 동적 RAM은 속도, 용량 등 여러 면에서 서로 다른 특징을 보입니다. 이러한 차이는 데이터를 저장하는 방식의 근본적인 기술 차이에서 비롯됩니다. DRAM은 메모리 셀 하나당 트랜지스터 1개와 커패시터 1개를 사용하는 반면, SRAM은 메모리 셀 하나당 6개의 트랜지스터로 구성된 배열을 사용합니다. 또한 DRAM은 주기적인 리프레시가 필요하지만, SRAM은 리프레시 없이도 데이터를 유지할 수 있습니다.

SRAM vs DRAM 비교표

	동적 RAM(DRAM)	정적 RAM(SRAM)
개요	집적 회로 내 개별 커패시터에 각 비트를 저장하는 랜덤 액세스 메모리의 한 종류입니다.	바이스테이블(양안정) 래칭 회로를 사용해 각 비트를 저장하는 반도체 메모리입니다. '정적'이라는 명칭은 주기적인 리프레시가 필요한 동적 RAM(DRAM)과 구별하기 위한 것입니다.
주요 용도	컴퓨터의 메인 메모리(예: DDR3). 장기 저장용으로는 부적합합니다.	CPU의 L2 및 L3 캐시 메모리
일반적인 용량	스마트폰·태블릿 1~2GB, 노트북 4~16GB	1MB~16MB
탑재 위치	메인보드에 탑재됩니다.	프로세서 내부 또는 프로세서와 메인 메모리 사이에 위치합니다.

DRAM이란?

DRAM(Dynamic Random Access Memory, 동적 랜덤 액세스 메모리)은 컴퓨터 시스템의 메인 메모리로 널리 사용되는 메모리입니다. DRAM은 1비트를 저장하는 데 트랜지스터 1개와 커패시터 1개가 필요합니다. 즉, DRAM 칩의 각 메모리 셀은 하나의 비트를 저장하며, 트랜지스터와 커패시터로 구성됩니다. 트랜지스터는 스위치 역할을 하여 메모리 칩의 제어 회로가 커패시터 값을 읽거나 상태를 변경할 수 있게 해주고, 커패시터는 데이터 비트를 1 또는 0의 형태로 저장하는 역할을 담당합니다.

커패시터는 전자를 저장하는 일종의 그릇이라고 생각할 수 있습니다. 이 그릇이 가득 차 있으면 1을, 전자가 비어 있으면 0을 의미합니다. 그런데 커패시터에는 누전 현상이 있어 전하가 서서히 빠져나가고, 단 몇 밀리초 만에 '그릇'이 비어버립니다. 따라서 DRAM 칩이 정상적으로 작동하려면 CPU 또는 메모리 컨트롤러가 커패시터가 방전되기 전에 전자로 채워진(즉, 1을 나타내는) 커패시터를 다시 충전해야 합니다. 이를 위해 메모리 컨트롤러는 데이터를 읽은 후 다시 기록하는데, 이 과정을 리프레시(refreshing)라고 하며 DRAM 칩에서는 초당 수천 번씩 발생합니다. 이처럼 데이터를 끊임없이 새로 고치는 데 시간이 소요되기 때문에 DRAM은 상대적으로 느린 편입니다.

DDR3와 같은 DRAM의 가장 대표적인 용도는 컴퓨터의 휘발성 저장장치입니다. SRAM만큼 빠르지는 않지만 여전히 매우 빠른 속도를 자랑하며, CPU 버스에 직접 연결할 수 있습니다. 일반적인 DRAM 용량은 스마트폰과 태블릿에서 약 1~2GB, 노트북에서 4~16GB 수준입니다.

SRAM이란?

SRAM(Static Random Access Memory, 정적 랜덤 액세스 메모리)은 흔히 캐시 메모리라 불리는 초고속 메모리를 구성하는 데 사용됩니다. SRAM은 1비트를 저장하는 데 트랜지스터 6개가 필요하며, DRAM에 비해 훨씬 빠릅니다. 정적 RAM은 DRAM과 완전히 다른 기술을 사용합니다. SRAM에서는 플립플롭(flip-flop)이라는 회로 형태가 각 메모리 비트를 저장합니다. 하나의 메모리 셀용 플립플롭은 배선을 포함해 트랜지스터 4~6개로 구성되지만, 절대 리프레시가 필요하지 않습니다. 이것이 정적 RAM이 동적 RAM보다 현저히 빠른 이유입니다. 커패시터와 트랜지스터로 구성된 셀에 비트를 저장하고 주기적인 리프레시가 필수인 DRAM과 달리, SRAM은 별도의 재충전 과정이 없습니다.

다만 구성 부품이 많다 보니, 정적 메모리 셀 하나가 차지하는 칩 면적은 동적 메모리 셀보다 훨씬 넓습니다. 그 결과 칩당 확보할 수 있는 메모리 용량이 줄어들고, 이로 인해 SRAM은 가격이 상당히 비싸집니다.

속도가 더 빠른 이유: SRAM은 리프레시가 필요 없기 때문에 일반적으로 더 빠릅니다. DRAM의 평균 액세스 시간이 약 60나노초인 반면, SRAM은 최소 10나노초까지 도달하는 액세스 속도를 제공합니다.

SRAM의 가장 대표적인 용도는 프로세서(CPU)의 캐시 역할입니다. 프로세서 사양에서 L2 캐시 또는 L3 캐시로 표기되는 부분이 바로 이것입니다. SRAM의 성능은 매우 뛰어나지만 가격이 비싸기 때문에, L2 및 L3 캐시의 일반적인 용량은 1MB~8MB 수준입니다.

SRAM vs DRAM 속도 비교

SRAM이 DRAM보다 일반적으로 더 빠릅니다. 리프레시 주기가 없기 때문입니다. DRAM 메모리 셀이 트랜지스터 1개와 커패시터 1개로 구성되는 것과 달리, SRAM 메모리 셀은 트랜지스터 6개로 이루어져 있으므로 메모리 셀당 비용은 DRAM에 비해 훨씬 높습니다.