制定DDR 内存规范的标准化组织是JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council,)。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 用。图5.2展示了DRAM技术速率的发展。DDR、DDR2、DDR3、DDR4 调试和验证的总线解码器。青海DDR一致性测试USB测试
由于读/写时序不一样造成的另一个问题是眼图的测量。在DDR3及之前的规范中没 有要求进行眼图测试,但是很多时候眼图测试是一种快速、直观衡量信号质量的方法,所以 许多用户希望通过眼图来评估信号质量。而对于DDR4的信号来说,由于时间和幅度的余量更小,必须考虑随机抖动和随机噪声带来的误码率的影响,而不是做简单的建立/保 持时间的测量。因此在DDR4的测试要求中,就需要像很多高速串行总线一样对信号叠加 生成眼图,并根据误码率要求进行随机成分的外推,然后与要求的小信号张开窗口(类似 模板)进行比较。图5 . 8是DDR4规范中建议的眼图张开窗口的测量方法(参考资料: JEDEC STANDARD DDR4 SDRAM,JESD79-4)。青海DDR一致性测试USB测试DDR4/LPDDR4 一致性测试;
通常我们会以时钟为基准对数据信号叠加形成眼图,但这种简单的方法对于DDR信 号不太适用。DDR总线上信号的读、写和三态都混在一起,因此需要对信号进行分离后再进 行测量分析。传统上有以下几种方法用来进行读/写信号的分离,但都存在一定的缺点。
(1)根据读/写Preamble的宽度不同进行分离(针对DDR2信号)。Preamble是每个Burst的数据传输开始前,DQS信号从高阻态到发出有效的锁存边沿前的 一段准备时间,有些芯片的读时序和写时序的Preamble的宽度可能是不一样的,因此可以 用示波器的脉冲宽度触发功能进行分离。但由于JEDEC并没有严格规定写时序的 Preamble宽度的上限,因此如果芯片的读/写时序的Preamble的宽度接近则不能进行分 离。另外,对于DDR3来说,读时序的Preamble可能是正电平也可能是负电平;对于 DDR4来说,读/写时序的Preamble几乎一样,这都使得触发更加难以设置。
如果PCB的设计密度不高,用户有可能在DDR颗粒的引脚附近找到PCB过孔,这时可以用焊接或点测探头在过孔上进行信号测量。DDR总线信号质量测试时经常需要至少同时连接CLK、DQS、DQ等信号,且自动测试软件需要运行一段时间,由于使用点测探头人手很难长时间同时保持几路信号连接的可靠性,所以通常会使用焊接探头测试。有时为了方便,也可以把CLK和DQS焊接上,DQ根据需要用点测探头进行测试。有些用户会通过细铜线把信号引出再连接示波器探头,但是因为DDR的信号速率很高,即使是一段1cm左右的没有匹配的铜线也会严重影响信号的质量,因此不建议使用没有匹配的铜线引出信号。有些示波器厂商的焊接探头可以提供稍长一些的经过匹配的焊接线,可以尝试一下这种焊接探头。图5.13所示就是一种用焊接探头在过孔上进行DDR信号测试的例子。DDR3和 DDR4设计分成几个方面:仿真、有源信号验证和功能测试。用于电气物理层、协议层和功能测试解决方案。
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>。 DDR2 3 4物理层一致性测试;内蒙古数字信号DDR一致性测试
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为了针对复杂信号进行更有效的读/写信号分离,现代的示波器还提供了很多高级的信号 分离功能,在DDR测试中常用的有图形区域触发的方法和基于建立/保持时间的触发方法。
图形区域触发是指可以用屏幕上的特定区域(Zone)定义信号触发条件。用 区域触发功能对DDR的读/写信号分离的 一 个例子。用锁存信号DQS信号触发可以看到 两种明显不同的DQS波形, 一 种是读时序的DQS波形,另 一 种是写信号的DQS波形。打 开区域触发功能后,通过在屏幕上的不同区域画不同的方框,就可以把感兴趣区域的DQS 波形保留下来,与之对应的数据线DQ上的波形也就保留下来了。 青海DDR一致性测试USB测试