数字信号DDR一致性测试信号完整性测试

时间:2024年03月15日 来源:

JEDEC组织发布的主要的DDR相关规范,对发布时间、工作频率、数据 位宽、工作电压、参考电压、内存容量、预取长度、端接、接收机均衡等参数做了从DDR1 到 DDR5的电气特性详细对比。可以看出DDR在向着更低电压、更高性能、更大容量方向演 进,同时也在逐渐采用更先进的工艺和更复杂的技术来实现这些目标。以DDR5为例,相 对于之前的技术做了一系列的技术改进,比如在接收机内部有均衡器补偿高频损耗和码间 干扰影响、支持CA/CS训练优化信号时序、支持总线反转和镜像引脚优化布线、支持片上 ECC/CRC提高数据访问可靠性、支持Loopback(环回)便于IC调测等。DDR 设计和测试解决方案;数字信号DDR一致性测试信号完整性测试

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需要注意的是,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。数字信号DDR一致性测试信号完整性测试用于 DDR、DDR2、DDR3、DDR4 调试和验证的总线解码器。

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DDR系统设计过程,以及将实际的设计需求和DDR规范中的主要性能指标相结合,我们以一个实际的设计分析实例来说明,如何在一个DDR系统设计中,解读并使用DDR规范中的参数,应用到实际的系统设计中。某项目中,对DDR系统的功能模块细化框图。在这个系统中,对DDR的设计需求如下。

整个DDR功能模块由四个512MB的DDR芯片组成,选用Micron的DDR存诸芯片MT46V64M8BN-75。每个DDR芯片是8位数据宽度,构成32位宽的2GBDDR存诸单元,地址空间为Add<13..0>,分四个Bank,寻址信号为BA<1..0>。

DDR时钟总线的一致性测试

DDR总线参考时钟或时钟总线的测试变得越来越复杂,主要测试内容可以分为两方面:波形参数和抖动。波形参数主要包括:Overshoot(过冲);Undershoot(下冲);SlewRate(斜率);RiseTime(上升时间)和FallTime(下降时间);高低时间;DutyCycle(占空比失真)等,测试较简单,在此不再赘述。抖动测试则越来越复杂,以前一般只是测试Cycle-CycleJitter(周期到周期抖动),但是当速率超过533MT/S的DDR2&3时,测试内容相当多,不可忽略。表7-15是DDR2667的规范参数。对这些抖动参数的测试需要用软件实现,比如Agilent的N5413ADDR2时钟表征工具。测试建议用系统带宽4GHz以上的差分探头和示波器,测试点在DIMM上靠近DRAM芯片的位置,被测系统建议运行MemoryTest类的总线加压软件。 DDR、DDR2、DDR3、DDR4都有什么区别?

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以上只是 一 些进行DDR读/写信号分离的常用方法,根据不同的信号情况可以做选 择。对于DDR信号的 一 致性测试来说,用户还可以选择另外的方法,比如根据建立/保持 时间的不同进行分离或者基于CA信号突发时延的方法(CA高接下来对应读操作,CA低 接下来对应写操作)等,甚至未来有可能采用一些机器学习(Machine Learning)的方法对 读/写信号进行判别。读时序和写时序波形分离出来以后,就可以方便地进行波形参数或者 眼图模板的测量。

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DDR4 和 LPDDR4 一致性测试应用软件提供了多种可以简化设计验证的关键功能。数字信号DDR一致性测试信号完整性测试

DDR数据总线的一致性测试

DQS (源同步时钟)和DQ (数据)的波形参数测试与命令地址总线测试类似,比较简 单,在此不做详细介绍。对于DDR1, DQS是单端信号,可以用单端探头测试;DDR2&3 DQS 则是差分信号,建议用差分探头测试,减小探测难度。DQS和DQ波形包括三态(T特征,以及读数据(Read Burst)、写数据(Write Burst)的DQS和DQ的相对时序特征。在 我们测试时,只是捕获了这样的波形,然后测试出读、写操作时的建立时间和保持时间参数 是不够的,因为数据码型是变化的,猝发长度也是变化的,只测试几个时序参数很难覆盖各 种情况,更难测出差情况。很多工程师花了一周时间去测试DDR,却仍然测不出问题的关 键点就在于此。因此我们应该用眼图的方式去测试DDR的读、写时序,确保反映整体时序情 况并捕获差情况下的波形,比较好能够套用串行数据的分析方法,调用模板帮助判断。 数字信号DDR一致性测试信号完整性测试

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