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技術支持

PSRAM 偽靜態隨機存取內存

2017-06-01 16:58:46

Pseudo  SRAM簡稱為PSRAM,從在技術層面來說就是用用 DRAM 來偽裝 SRAM, 所以才稱之為 Pseudo(偽),那為什么要用偽裝呢,這就跟近年來手持式應用設計的興起有關了。
在舊式的嵌入式設計上,存儲部分大部分是使用SRAM存儲器,隨著電子設備的發展,電子設備的內部存儲容量需求大幅增大,這時就難以使用 SRAM 來實現大容量 的內存系統,而必須使用 DRAM,DRAM 每個位的記憶電路是以 1 個晶體管與 1 個電容所 構成,相對于 SRAM 每個位需要 4∼6 個晶體管才能構成,DRAM 擁有比 SRAM 高 4∼6 倍的 記憶密度。
 
雖然 DRAM 在記憶密度、電路成本、耗電上等方面比 SRAM優秀,但是 DRAM 也有不比不上 SRAM 的地方,當然從耗電上,SRAM  是以持續供電的方式來記憶數據是要比
DRAM  實行刷新(Refresh)方式來持留住記憶內容耗電,但是SRAM的記憶數據的存取速度是比DRAM的快的。
 
DRAM也因刷新電路、存取電路等設計,導致系統接口的線路比較多,沒有SRAM
接口設計來的單純、直覺,對電子工程師來說,除非真有 SRAM 無法滿足 的大容量、低耗電等設計要求,否則都盡可能使用 SRAM,因為 SRAM 的電路設計比 DRAM 簡潔、容易。
也正因如此,SRAM跟DRAM在特性設計上是完全相反的,所以在多年來的應用上也是不盡相同,SRAM 多用在少數容量的高速存取應用上,例如高速處理器的高速緩存、高速網絡設備(如:路由 器、交換機)的內存等。而 DRAM 就用在大量記憶需求的應用上,如激光打印機、高清晰 數字電視等。
 
然而在手持式的應用設計上,卻偏偏需要這兩種的特性,既需要DRAM的低耗電(需要用到電池供電)也需要SRAM簡潔電路設計特性(可以最大極限的減少印刷線路板的面積),而在使用接口上也就一兩個芯片左右,只能擇一而用而不能同時使用SRAM跟DRAM.
 
如果只能選擇一種使用,最后權衡取舍的結果是使用DRAM,但需要將DRAM的存儲接口進行簡化,就是將刷新電路改為自行刷新(self-refresh),進而簡化兼容接口,類似SRAM原有接口,就這樣形成了PSRAM。
 
PSRAM 標準各家有各家的標準技術
 
PSRAM 的定義是修改 DRAM 原先的存取接口設計,使其接口可以兼容于原SRAM 的存取接 口,且在存取的時序等其它特性上也相似。由于沒有統一的標準意識,各業者依然組成了聯 盟陣營,訂立出自己依循的 PSRAM 規范及標準。
 
舉例來說,由美國賽普拉斯(Cypress)、日本 Renesas(瑞薩)、韓國JSC、臺灣 Etron(鈺創)、美國鎂光(Micron)、南韓 Hynix(海力士)、臺灣京典硅旺(Enable)、南韓 Silicon 7、德國 Infineon(英飛 凌)以及臺灣華邦電子(Winbond)等所組成的 CellularRAM 聯盟,共同制 訂 CellularRAM 的標準,目前已有 1.0 版、1.5 版標準的規范。
 
CellularRAM 并非是唯一的 PSRAM 標準聯盟,日本富士通(Fujitsu)、恩益禧(NEC)、日 本東芝(Toshiba)等 3 家日系半導體業者也合組了 CosmoRAM 聯盟,CosmoRAM 的全稱 為「Common Specifications for Mobile RAM」,新版標準為 Rev 4 版。
 
營銷稱呼混淆技術分別
 
PSRAM 除了有聯盟陣營的標準不同差異之外,還有另外一個是對PSRAM的名稱各異,也是困擾現有電子工程師的一個問題,例如 MoSys 公司的獨家硅智財技術:1T-SRAM 就常被人以為是 PSRAM,但其實兩 者有所不同,然確實 PSRAM 有時也被稱為 1T SRAM。
或者南韓的 Silicon 7 公司將 PSRAM 稱為 CCSRAM(pacCtoCmell SRAM     )來推行,或如南 韓三星將 PSRAM 稱為 UtRAM 等等,此外 PSRAM 也容易與 Mobile-RAM、Mobile SRAM、 Mobile SDRAM 等相近 稱呼相混淆 。另外 CellularRAM 陣 營的業者有 時也直接以 CellularRAM 來稱呼 PSRAM。
 
留心 PSRAM 業務的轉移、改變
 
附帶一提的,由于 PSRAM 的技術與價格競爭激烈,有些業者已紛紛退出這塊市場,例如日 本瑞薩(Renesas)就已經退出,并退出 CellularRAM 聯盟,美國柏士半導體/賽普拉斯半導 體( Cypress )也將 PSRAM 部門轉 售給臺灣晶 豪科技( Elite Semiconductor Memory Technology;ESMT),同時也與 Renesas 一樣退出 CellularRAM 聯盟,但接手的 ESMT 并沒 有新增成為該聯盟的新會員。
 
另外德國憶恒/英飛凌(Infineon)將內存部門分立成奇夢達(Qimonda)后,也承接了原有 在 CellularRAM 聯盟中的會員身份,此外南韓海力士(Hynix)似乎也停止 PSRAM 的后續 發展。此外日本東芝(Toshiba)委由臺灣華邦電子(Winbond)代產 PSRAM,以及歐洲意 法半導體(STMicroelectronics;ST)也將 PSRAM 委交臺灣茂德(ProMOS)代產,未來歐、 美、日、韓的 PSRAM 業務都可能轉至臺灣,一方面過去臺灣專長于 SRAM,但 PSRAM 的 出現將擠壓原有 SRAM 的市場,為了保有原有的市場必然要跨入 PSRAM。這些產業消長變 遷信息,也是電子采購與工程設計人員所必須注意的。
 
 
品牌:美國賽普拉斯(Cypress)
型號:CYK512K16SCCA
特性:
◆先進的低功耗 MoBL(More Battery Life)架構。
◆高速運作性:55nS、70nS(奈秒)。
◆寬裕的運作電壓范疇:2.7∼3.3V。
◆運作中的耗用電流(典型值):2mA(工作頻率為 1MHz 時)。
◆運作中的耗用電流(典型值):11mA(工作頻率為最高頻率時)。
◆待備(Stand-by)時低功耗。
◆芯片未被選擇到時自動進入低功耗(Power-Down)狀態。
◆適合手機之類的手持式應用。 德國奇夢達(Qimonda)-HYE18P128160AF-12.5
◆1.8V 的核心電壓與 I/O 電壓。
◆合乎 CellularRAM 1.0、1.5 規范的標準。
◆針對無線應用而設計。
◆可用「異步/分頁模式」或「同步爆發」模式運作。
◆異步工作時的存取間隔為 70nS/85nS。
◆同步爆發(Sync burst)模式運作時可達 66MHz/80MHz/104MHz。
◆免刷新(Refresh)的運作。
◆直接在芯片上設置溫度傳感器。
 
 
 
品牌:美國美光(Micron)
型號:MT45W8MW16BGX
特性:
◆合乎 CellularRAM 1.5 規范的標準
◆支持異步、分頁、以及爆發等模式的運作
◆隨機存取時間:70nS
◆合乎歐洲 RoHS 規范與大陸 RoHS 規范
◆核心電壓工作范疇:1.7V∼1.95V
◆I/O 電壓工作范疇:1.7V∼3.3V
◆適合的應用:醫療、商業與產業、車用、安全、行動、掃描儀
◆適合的應用:導航定位、測試與量測、消費性手持式裝置、電信
 
品牌:臺灣鈺創(Etron)
型號:EM567168BC
 特性;
◆記憶組織:2M x16。
◆快速的周期時間:55nS、70nS。
◆待備(Stand-by)狀態下的用電:100uA。
◆深度低功耗(Deep Power-Down)下的用電:10uA(數據不可存取)。
◆數據存取寬度的控制:LB#(DQ0∼7)、UB#(DQ8∼15)。
◆相容于低功耗的 SRAM(Low Power SRAM)。
◆單一的供電電壓:3.0V 正負 0.3V。
◆封裝型態:48 個接腳,FBGA 封裝,6x8mm 尺寸。
 
品牌:韓國JSC
型號:EM7164SU16
特性:
◆記憶組織:1M x16。
◆工作電壓范疇:2.7V∼3.3V。
◆分立的 I/O 供電(VccQ)與核心供電(Vcc)。
◆三態輸出(高、低、浮接)。
◆透過#UB 接腳、#LB 接腳可控制字節(Byte)的讀寫。
◆運用#ZZ 接腳可支持直接深度低功耗(Direct Power Down)控制。
◆自動化的 TCSR 可節省用電。
◆芯片封裝方式:48 個接腳,FPBGA 封裝,6.0x7.0 尺寸。
 
 
品牌:南韓海力士(Hynix)
型號;HY64UD16322M
特性:
◆記憶組織:2M x16。
◆CMOS 制程技術。
◆邏輯準位兼容于 TTL,并具備三態(Tri-State)輸出。
◆深度低功耗(Deep Power-Down)模式。
◆標準的接腳組態配置:48 個接腳,FBGA 封裝。
◆透過/LB、/UB 接腳可行使數據屏蔽(Data Mask)功效。
◆工作電壓范疇:2.7V∼3.3V。
◆工作溫度范疇:攝氏-25∼85 或-40∼85 度。 南韓 Silicon 7-SV6P3215UFB
◆標準的異步 SRAM 接口。
◆已歷驗證的 Silicon CompactCell SRAM 可用于高密度、低功耗與成本取向的應用。
◆記憶組織:2M x16。
◆工作電壓范疇:2.7V∼3.3V。
◆封裝方式:48 個接腳,FPGA 封裝。
◆邏輯準位兼容于 TTL,并具備三態(Tri-State)輸出。
◆適合的應用:手機、PDA、以及其它用電池運用的消費性產品。
◆運作上可選擇正常(Normal)模式或雙 CS(Dual CS)模式。
 
 
品牌:南韓三星半導體(Samsung)
型號:K1S56161CM
特性:
◆使用 CMOS 制程技術。
◆記憶組織:16M x16。
◆內部的 TCSR。
◆工作電壓范疇:2.7V∼3.1V。
◆存取間隔速度:70nS。
◆工作溫度范疇:攝氏-40∼85 度。
◆100%回溯兼容于 SRAM 接口。
◆支持分頁(Page)模式。
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