1.目前,比较普遍使用中的DDR2的速度已经高达800Mbps,甚至更高的速度,如1066Mbps,而DDR3的速度已经高达1600Mbps。对于如此高的速度,从PCB的设计角度来帮大家分析,要做到严格的时序匹配,以满足信号的完整性,这里有很多的因素需要考虑,所有的这些因素都有可能相互影响。它们可以被分类为PCB叠层、阻抗、互联拓扑、时延匹配、串扰、信号及电源完整性和时序,目前,有很多EDA工具可以对它们进行很好的计算和仿真,其中CadenceALLEGROSI-230和Ansoft’sHFSS使用的比较多。显示了DDR2和DDR3所具有的共有技术要求和专有的技术要求DDR3信号质量自动测试软件报告;天津DDR测试销售厂
实际的电源完整性是相当复杂的,其中要考虑到IC的封装、仿真信号的切换频率和PCB耗电网络。对于PCB设计来说,目标阻抗的去耦设计是相对来说比较简单的,也是比较实际的解决方案。在DDR的设计上有三类电源,它们是VDD、VTT和Vref。VDD的容差要求是5%,而其瞬间电流从Idd2到Idd7大小不同,详细在JEDEC里有叙述。通过电源层的平面电容和用的一定数量的去耦电容,可以做到电源完整性,其中去耦电容从10nF到10uF大小不同,共有10个左右。另外,表贴电容合适,它具有更小的焊接阻抗。Vref要求更加严格的容差性,但是它承载着比较小的电流。显然,它只需要很窄的走线,且通过一两个去耦电容就可以达到目标阻抗的要求。由于Vref相当重要,所以去耦电容的摆放尽量靠近器件的管脚。然而,对VTT的布线是具有相当大的挑战性,因为它不只要有严格的容差性,而且还有很大的瞬间电流,不过此电流的大小可以很容易的就计算出来。终,可以通过增加去耦电容来实现它的目标阻抗匹配。在4层板的PCB里,层之间的间距比较大,从而失去其电源层间的电容优势,所以,去耦电容的数量将增加,尤其是小于10nF的高频电容。详细的计算和仿真可以通过EDA工具来实现。上海DDR测试销售价格DDR总线利用率和读写吞吐率的统计;
9.DIMM之前介绍的大部分规则都适合于在PCB上含有一个或更多的DIMM,独有例外的是在DIMM里所要考虑到去耦因素同在DIMM组里有所区别。在DIMM组里,对于ADDR/CMD/CNTRL所采用的拓扑结构里,带有少的短线菊花链拓扑结构和树形拓扑结构是适用的。
10.案例上面所介绍的相关规则,在DDR2PCB、DDR3PCB和DDR3-DIMMPCB里,都已经得到普遍的应用。在下面的案例中,我们采用MOSAID公司的控制器,它提供了对DDR2和DDR3的操作功能。在SI仿真方面,采用了IBIS模型,其存储器的模型来自MICRONTechnolgy,Inc。对于DDR3SDRAM的模型提供1333Mbps的速率。在这里,数据是操作是在1600Mbps下的。对于不带缓存(unbufferedDIMM(MT_DDR3_0542cc)EBD模型是来自MicronTechnology,下面所有的波形都是采用通常的测试方法,且是在SDRAMdie级进行计算和仿真的。
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DDR总线上需要测试的参数高达上百个,而且还需要根据信号斜率进行复杂的查表修正。为了提高DDR信号质量测试的效率,比较好使用的测试软件进行测试。使用自动测试软件的优点是:自动化的设置向导避免连接和设置错误;优化的算法可以减少测试时间;可以测试JEDEC规定的速率,也可以测试用户自定义的数据速率;自动读/写分离技术简化了测试操作;能够多次测量并给出一个统计的结果;能够根据信号斜率自动计算建立/保持时间的修正值。由于DDR5工作时钟比较高到3.2GHz,系统裕量很小,因此信号的随机和确定性抖动对于数据的正确传输至关重要,需要考虑热噪声引入的RJ、电源噪声引入的PJ、传输通道损耗带来的DJ等影响。DDR5的测试项目比DDR4也更加复杂。比如其新增了nUI抖动测试项目,并且需要像很多高速串行总线一样对抖动进行分解并评估RJ、DJ等不同分量的影响。另外,由于高速的DDR5芯片内部都有均衡器芯片,因此实际进行信号波形测试时也需要考虑模拟均衡器对信号的影响。展示了典型的DDR5和LPDDR5测试软件的使用界面和一部分测试结果。 DDR工作原理与时序问题;
2.PCB的叠层(stackup)和阻抗对于一块受PCB层数约束的基板(如4层板)来说,其所有的信号线只能走在TOP和BOTTOM层,中间的两层,其中一层为GND平面层,而另一层为VDD平面层,Vtt和Vref在VDD平面层布线。而当使用6层来走线时,设计一种拓扑结构变得更加容易,同时由于Power层和GND层的间距变小了,从而提高了电源完整性。互联通道的另一参数阻抗,在DDR2的设计时必须是恒定连续的,单端走线的阻抗匹配电阻50Ohms必须被用到所有的单端信号上,且做到阻抗匹配,而对于差分信号,100Ohms的终端阻抗匹配电阻必须被用到所有的差分信号终端,比如CLOCK和DQS信号。另外,所有的匹配电阻必须上拉到VTT,且保持50Ohms,ODT的设置也必须保持在50Ohms。在DDR3的设计时,单端信号的终端匹配电阻在40和60Ohms之间可选择的被设计到ADDR/CMD/CNTRL信号线上,这已经被证明有很多的优点。而且,上拉到VTT的终端匹配电阻根据SI仿真的结果的走线阻抗,电阻值可能需要做出不同的选择,通常其电阻值在30-70Ohms之间。而差分信号的阻抗匹配电阻始终在100Ohms。DDR4信号完整性测试案例;安徽DDR测试维修价格
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要注意的是,由于DDR的总线上存在内存控制器和内存颗粒两种主要芯片,所以DDR的信号质量测试理论上也应该同时涉及这两类芯片的测试。但是由于JEDEC只规定了对于内存颗粒这一侧的信号质量的要求,因此DDR的自动测试软件也只对这一侧的信号质量进行测试。对于内存控制器一侧的信号质量来说,不同控制器芯片厂商有不同的要求,目前没有统一的规范,因此其信号质量的测试还只能使用手动的方法。这时用户可以在内存控制器一侧选择测试点,并借助合适的信号读/写分离手段来进行手动测试。 天津DDR测试销售厂