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DDR测试基本参数
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DDR测试企业商机

如何测试DDR?

DDR测试有具有不同要求的两个方面:芯片级测试DDR芯片测试既在初期晶片阶段也在封装阶段进行。采用的测试仪通常是内存自动测试设备,其价值一般在数百万美元以上。测试仪的部分是一台可编程的高分辨信号发生器。测试工程师通过编程来模拟实际工作环境;另外,他也可以对计时脉冲边沿前后进行微调来寻找平衡点。自动测试仪(ATE)系统也存在缺陷。它产生的任意波形数量受制于其本身的后备映象随机内存和算法生成程序。由于映象随机内存深度的局限性,使波形只能在自己的循环内重复。因为DDR带宽和速度是普通SDR的二倍,所以波形变化也应是其二倍。因此,测试仪的映象随机内存容量会很快被消耗殆尽。为此,要保证一定的测试分辨率,就必须增大测试仪的内存。建立测试头也是一个棘手的问题。因为DDR内存的数据读取窗口有1—2ns,所以管脚驱动器的上升和下降时间非常关键。为保证在数据眼中心进行信号转换,需要较好的管脚驱动器转向速度。在频率为266MHz时,开始出现传输线反射。设计工程师发现在设计测试平台时必须遵循直线律。为保证信号的统一性,必须对测试头布局进行传输线模拟。管脚驱动器强度必须能比较大限度降低高频信号反射。 不同种类的DDR协议测试探头;数字信号DDR测试方案

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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。 信号完整性测试DDR测试协议测试方法DDR内存条电路原理图;

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8.PCBLayout在实际的PCB设计时,考虑到SI的要求,往往有很多的折中方案。通常,需要优先考虑对于那些对信号的完整性要求比较高的。画PCB时,当考虑以下的一些相关因素,那么对于设计PCB来说可靠性就会更高。1)首先,要在相关的EDA工具里设置好拓扑结构和相关约束。2)将BGA引脚突围,将ADDR/CMD/CNTRL引脚布置在DQ/DQS/DM字节组的中间,由于所有这些分组操作,为了尽可能少的信号交叉,一些的管脚也许会被交换到其它区域布线。3)由串扰仿真的结果可知,尽量减少短线(stubs)长度。通常,短线(stubs)是可以被削减的,但不是所有的管脚都做得到的。在BGA焊盘和存储器焊盘之间也许只需要两段的走线就可以实现了,但是此走线必须要很细,那么就提高了PCB的制作成本,而且,不是所有的走线都只需要两段的,除非使用微小的过孔和盘中孔的技术。终,考虑到信号完整性的容差和成本,可能选择折中的方案。

3.互联拓扑对于DDR2和DDR3,其中信号DQ、DM和DQS都是点对点的互联方式,所以不需要任何的拓扑结构,然而例外的是,在multi-rankDIMMs(DualInLineMemoryModules)的设计中并不是这样的。在点对点的方式时,可以很容易的通过ODT的阻抗设置来做到阻抗匹配,从而实现其波形完整性。而对于ADDR/CMD/CNTRL和一些时钟信号,它们都是需要多点互联的,所以需要选择一个合适的拓扑结构,图2列出了一些相关的拓扑结构,其中Fly-By拓扑结构是一种特殊的菊花链,它不需要很长的连线,甚至有时不需要短线(Stub)。对于DDR3,这些所有的拓扑结构都是适用的,然而前提条件是走线要尽可能的短。Fly-By拓扑结构在处理噪声方面,具有很好的波形完整性,然而在一个4层板上很难实现,需要6层板以上,而菊花链式拓扑结构在一个4层板上是容易实现的。另外,树形拓扑结构要求AB的长度和AC的长度非常接近(如图2)。考虑到波形的完整性,以及尽可能的提高分支的走线长度,同时又要满足板层的约束要求,在基于4层板的DDR3设计中,合理的拓扑结构就是带有少短线(Stub)的菊花链式拓扑结构。DDR在信号测试中解决的问题有那些;

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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。 DDR3的DIMM接口协议测试探头;数字信号DDR测试方案

解决DDR内存系统测试难题?数字信号DDR测试方案

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制定DDR内存规范的标准按照JEDEC组织的定义,DDR4的比较高数据速率已经达到了3200MT/s以上,DDR5的比较高数据速率则达到了6400MT/s以上。在2016年之前,LPDDR的速率发展一直比同一代的DDR要慢一点。但是从LPDDR4开始,由于高性能移动终端的发展,LPDDR4的速率开始赶超DDR4。LPDDR5更是比DDR5抢先一步在2019年完成标准制定,并于2020年在的移动终端上开始使用。DDR5的规范(JESD79-5)于2020年发布,并在2021年开始配合Intel等公司的新一代服务器平台走向商 数字信号DDR测试方案

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