嵌入式內存有了新選擇_風聞

隨着數字化的發展，嵌入式系統已成為支撐智能設備運轉的核心。從可穿戴設備的即時健康監測到自動駕駛汽車的環境感知，從工業機器人的精密控制到 5G 基站的高速數據處理，這些場景對內存的性能、功耗和成本提出了日益嚴苛的要求。傳統存儲技術逐漸顯露出短板：靜態隨機存取存儲器（SRAM）雖能提供高速訪問，但高昂的成本和有限的容量使其難以滿足大規模數據處理需求；動態隨機存取存儲器（DRAM）雖具備較高的存儲密度，卻需要複雜的刷新電路支持，功耗控制難題始終制約着其在嵌入式領域的深度應用。

在此情況下，偽靜態隨機存取存儲器（PSRAM）憑藉獨特的技術架構脱穎而出，成為嵌入式內存領域的新選擇。這種融合了 SRAM 接口便利性與 DRAM 存儲密度優勢的創新產品，正在重塑嵌入式存儲的市場格局。

**01PSRAM 是什麼？**PSRAM（Pseudo Static Random Access Memory，偽靜態隨機存儲器）是面向嵌入系統、消費電子、IoT物聯網、可穿戴設備、端側AI產品打造的新型存儲方案。顧名思義，其是一種通過技術手段模擬SRAM操作特性的DRAM。

要理解PSRAM的優勢，我們需要先了解傳統存儲器的特點。SRAM雖然速度快、接口簡單，但因為需要六個晶體管來存儲一個比特的數據，成本高昂且密度較低。DRAM雖然密度高、成本低，但需要複雜的控制器進行週期性刷新，增加了系統複雜度。PSRAM則巧妙地結合了兩者的優點：採用類似DRAM的一個晶體管加一個電容的存儲結構，同時保持了類似SRAM的簡單接口。

從結構上看，PSRAM 內部採用與 DRAM 相同的 1T+1C（單晶體管 + 單電容）存儲單元，這種結構使其能夠實現與 DRAM 相當的存儲密度 —— 相同製程下，PSRAM 的容量可達 SRAM 的 4-8 倍。但與傳統 DRAM 不同的是，PSRAM 在芯片內部集成了自刷新控制器和相關邏輯電路，能夠自動完成數據刷新操作，無需外部控制器干預，這就使其對外呈現出與 SRAM 完全兼容的接口特性。

這種架構設計帶來了顯著的系統級優勢。對於嵌入式開發者而言，PSRAM 可以像 SRAM 一樣直接接入微控制器（MCU）或微處理器（MPU）的地址總線和數據總線，無需額外設計複雜的刷新控制邏輯，大大降低了硬件設計難度和軟件開發複雜度。

在當前市場上，眾多知名廠商都推出了支持PSRAM的MCU產品。英飛凌的TRAVEO系列、恩智浦的i.MX RT系列、瑞薩的R-CAR系列等都提供了PSRAM解決方案。

**02PSRAM帶來了什麼？**在嵌入式存儲的技術版圖中，PSRAM 並非孤立存在，而是與 SRAM、DRAM、NAND Flash 等技術形成互補與競爭關係。深入分析 PSRAM 相對於這些技術的優劣勢，有助於理解其市場定位和應用場景。

目前主流的 PSRAM 類型包括 OPI PSRAM、QPI PSRAM 和 SPI PSRAM，其中以 OPI PSRAM 最為典型。這類存儲器的設計理念圍繞 “以串行替代並行” 展開，例如 OPI PSRAM 採用 8 位串行數據線，在 133MHz 時鐘頻率下通過 DDR 模式可達到 2.128Gbps 的理論帶寬，其 24 腳封裝相比傳統 DDR SDRAM 的 40 + 引腳，大幅簡化了電路設計。愛普科技的 APS12808L-OBM-BA 等型號已實現商用，支持 Xccela 模式下的 266MB/s 吞吐量，特別適合物聯網設備和穿戴設備中需要平衡帶寬與體積的場景。

與 OPI PSRAM 形成梯度覆蓋的還有 QPI 和 SPI 類型，前者通過 4 個雙向數據引腳兼容 SPI 協議，在 104MHz 頻率下提供 416Mbps 帶寬；後者則沿用標準 SPI 接口，以 8 腳微型封裝適配成本敏感型應用。這些變體的共同優勢在於擺脱了傳統 DDR SDRAM 對複雜控制器的依賴，例如無需動態刷新機制，直接採用類 SRAM 接口協議，顯著降低了開發門檻。在功耗管理方面，新型 PSRAM 支持 PASR（Partial Array Self Refresh）等智能刷新技術，既能保證數據完整性，又能將待機功耗降低至微安級，這對電池供電的智能語音設備或工業傳感器來説至關重要。

從應用場景來看，這類存儲器正在移動通信、即時控制系統和邊緣計算領域快速替代 DDR。智能手機中的語音協處理器常採用 OPI PSRAM 作為音頻流緩衝區，其讀取延遲比 DRAM 降低約 30%；工業機械臂通過集成 QPI PSRAM 實現運動軌跡數據的即時存取，避免了傳統方案中因 DRAM 刷新週期引發的響應延遲。值得注意的是，儘管 PSRAM 的絕對帶寬尚未達到高端 DDR4/DDR5 的水平，但其在單位引腳效率上的突破（如 OPI 接口每引腳傳輸效率達 266Mbps），正重新定義嵌入式存儲的設計範式，尤其在 PCB 空間受限但需處理圖像、語音等連續數據流的場景中，展現出獨特的競爭力。這種技術演進本質上是通過接口協議革新和存儲單元優化，在性能、功耗與成本之間尋找更貼合新興市場需求的新平衡點。

然而，PSRAM 也存在固有的技術侷限性。作為一種易失性存儲器，PSRAM 在斷電後會丟失所有數據，這使其無法單獨承擔數據持久化存儲的任務，必須與 NAND Flash 等非易失性存儲配合使用。在智能家居控制面板等場景中，通常採用 “PSRAM+NOR Flash” 的組合方案：PSRAM 用於運行即時操作系統和臨時數據緩存，NOR Flash 用於存儲固件和用户配置信息，這種組合雖然增加了系統複雜度，但平衡了性能與數據安全性。

容量限制是 PSRAM 面臨的另一大挑戰。目前市場上主流的 PSRAM 產品容量多在 32-512Mb 之間，最高端的英飛凌 HYPERRAM™產品容量為 512Mb，這與 LPDDR5 等 DRAM 產品 16Gb 的容量相比存在明顯差距。這種容量瓶頸使其難以應用於需要大規模緩存的場景，如高端車載信息娛樂系統和邊緣計算節點。

03國產化突破：從技術跟跑到市場突圍中國半導體產業的自主可控戰略為 PSRAM 的國產化提供了歷史性機遇。

近日，紫光國芯在 PSRAM 領域的突破具有標誌性意義。2025 年 7 月，該公司發佈了兼容 Xccela 協議的全系列 PSRAM 產品，容量覆蓋32Mb、64Mb 和 128Mb，採用 BGA24L 超薄封裝，同時也支持 KGD 產品形式。該系列產品可為物聯網設備、穿戴電子產品和端側 AI 產品打造存儲解決方案。

紫光國芯PSRAM芯片尺寸緊湊，支持業界最高速度400MHz，傳輸速率提升至1066Mbps，可實現最高17.06Gb/s的高帶寬性能，還支持在線動態可配置X8、X16模式，適配不同應用的需求。為滿足對長續航的嚴苛需求，紫光國芯PSRAM支持包括Half Sleep在內的低功耗設計，已上市產品支持1.62-1.98V電壓範圍，包括1.8V低壓供電，即將上市的256Mb(32MB)大容量版本還支持1.8/1.2V雙壓、動態變壓0.9V等超低功耗模式。此外，它還支持從-40℃到105℃的工規級寬温域的高可靠性。

從產品規劃來看，紫光國芯正以“應用驅動創新” 的邏輯推進技術迭代：除已發佈的 128Mb 以下規格，256Mb 新品已進入流片階段，計劃 Q4 量產；在封裝工藝上，後續將推出 CSP（芯片級封裝）方案，進一步適配 TWS 耳機等超微型設備。這一技術佈局不僅填補了國內高性能低功耗 PSRAM 的空白，更有望在全球物聯網存儲市場打破日韓企業的長期主導格局。價格方面，32Mb版本16元，128Mb版本25元。

此外，在國產MCU陣營中，合封PSRAM的產品如下：

兆易創新GD32E5系列MCU：片上集成了4MB PSRAM。

啓明智顯Model3芯片：Model3芯片是一款高性能的顯示交互和智能控制MCU，內置片上1MB大容量SRAM以及64Mb PSRAM。

思澈科技ButterFliSF32LB557：SF32LB55x是一系列用於超低功耗人工智能物聯網（AIoT）場景下的高集成度、高性能的系統級（SoC）MCU芯片，集成了4MB PSRAM。

AGM（遨格芯）AG32系列：AG32系列MCU新品合封了64Mb PSRAM，適用於片內RAM需求較大的客户。

展望未來，隨着物聯網和人工智能應用的進一步普及，對MCU存儲容量的需求還將持續增長。PSRAM作為一種平衡了成本、性能和易用性的存儲方案，必將獲得更廣泛的應用。通過將PSRAM直接合封在MCU中，為用户提供了更加便捷的解決方案，代表了未來MCU發展的一個重要方向。

對於中國的半導體產業來説，PSRAM技術的發展既是機遇也是挑戰。一方面，我們看到越來越多的國產MCU廠商開始在產品中集成PSRAM，顯示出強勁的技術追趕勢頭；另一方面，在高端PSRAM技術方面，與國際領先企業相比仍有差距。但隨着創新產品不斷湧現，相信國產MCU在PSRAM應用方面會逐步縮小與國際水平的差距。

總的來説，PSRAM為MCU帶來了更大的存儲空間、更優的成本效益比、更低的功耗以及更簡單的系統設計。這些優勢使得PSRAM成為現代MCU設計中不可或缺的一環。隨着技術的不斷進步和應用需求的持續增長，我們有理由相信，PSRAM將在未來的MCU設計中發揮更加重要的作用。