校准DDR测试故障

DDR测试

DDRSDRAM即我们通常所说的DDR内存，DDR内存的发展已经经历了五代，目前DDR4已经成为市场的主流，DDR5也开始进入市场。对于DDR总线来说，我们通常说的速率是指其数据线上信号的快跳变速率。比如3200MT/s,对应的工作时钟速率是1600MHz。3200MT/s只是指理想情况下每根数据线上比较高传输速率，由于在DDR总线上会有读写间的状态转换时间、高阻态时间、总线刷新时间等，因此其实际的总线传输速率达不到这个理想值。

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现做一个测试电路，类似于图5，驱动源是一个线性的60Ohms阻抗输出的梯形信号，信号的上升沿和下降沿均为100ps，幅值为1V。此信号源按照图6的三种方式，且其端接一60Ohms的负载，其激励为一800MHz的周期信号。在0.5V这一点，我们观察从信号源到接收端之间的时间延迟，显示出来它们之间的时延差异。其结果如图7所示，在图中只显示了信号的上升沿，从这图中可以很明显的看出，带有四个地过孔环绕的过孔时延同直线相比只有3ps，而在没有地过孔环绕的情况下，其时延是8ps。由此可知，在信号过孔的周围增加地过孔的密度是有帮助的。然而，在4层板的PCB里，这个就显得不是完全的可行性，由于其信号线是靠近电源平面的，这就使得信号的返回路径是由它们之间的耦合程度来决定的。所以，在4层的PCB设计时，为符合电源完整性（powerintegrity）要求，对其耦合程度的控制是相当重要的。自动化DDR测试产品介绍DDR工作原理与时序问题；

只在TOP和BOTTOM层进行了布线，存储器由两片的SDRAM以菊花链的方式所构成。而在DIMM的案例里，只有一个不带缓存的DIMM被使用。对TOP/BOTTOM层布线的一个闪照图和信号完整性仿真图。

ADDRESS和CLOCK网络，右边的是DATA和DQS网络，其时钟频率在800 MHz，数据通信率为1600Mbps

ADDRESS和CLOCK网络，右边的是DATA和DQS网络，其时钟频率在400 MHz，数据通信率为800Mbps

ADDRESS和CLOCK网络，右边的是DATA和DQS网络

个经过比较过的数据信号眼图，一个是仿真的结果，而另一个是实际测量的。在上面的所有案例里，波形的完整性的完美程度都是令人兴奋的。

11.结论本文，针对DDR2/DDR3的设计，SI和PI的各种相关因素都做了的介绍。对于在4层板里设计800Mbps的DDR2和DDR3是可行的，但是对于DDR3-1600Mbps是具有很大的挑战性。

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。 DDR的信号探测技术方法；

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。DDR3的DIMM接口协议测试探头；通信DDR测试系列

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4）将Vref的去耦电容靠近Vref管脚摆放；Vtt的去耦电容摆放在远的一个SDRAM外端；VDD的去耦电容需要靠近器件摆放。小电容值的去耦电容需要更靠近器件摆放。正确的去耦设计中，并不是所有的去耦电容都是靠近器件摆放的。所有的去耦电容的管脚都需要扇出后走线，这样可以减少阻抗，通常，两端段的扇出走线会垂直于电容布线。5）当切换平面层时，尽量做到长度匹配和加入一些地过孔，这些事先应该在EDA工具里进行很好的仿真。通常，在时域分析来看，差分线的正负两根线要做到延时匹配，保证其误差在+/-2ps，而其它的信号要做到+/-10ps。校准DDR测试故障