DDR地址、命令总线的一致性测试
DDR的地址、命令总线的信号完整性测试主要测试其波形和时序参数。地址总线An、 命令总线/RAS、/CAS、/WE、/CS需要测试的信号品质主要包括:Vmax (最大电压值);Vmin (小电压值);Overshoot (过冲)和Undershoot (下冲)的持续时间的大值;Slew Rate (斜率);Ringback (回沟)等。还需要测试相对于时钟边沿的Setup Time (建立时间)和Hold Time (保持时间)。建立时间和保持时间的定义如图7.134所示,其中加为建立时间,如为 保持时间,针对DDR400,加和如为0.7ns。
DDR DDR2 DDR3 DDR4 和 DDR5 内存带宽;江苏DDR一致性测试执行标准
DDR总线概览
从测试角度看,因为DQS和DQ都是三态信 号,在PCB走线上双向传输。在读操作时,DQS信号的边沿在时序上与DQ的信号边沿处对 齐,而在写操作时,DQS信号的边沿在时序上与DQ信号的中心处对齐,参考图7-132,这给 测试验证带来了巨大的挑战:把读信号与写信号分开是非常困难的!
址/命令总线是时钟的上升沿有效,其中,命令由/CS (片选)、/RAS、 /CAS、/WE (写使能)决定,比如读命令为LHLH,写命令为LHLL等。操作命令有很多, 主要是 NOP (空操作)、Active ()、Write> Read^ Precharge (Bank 关闭)、Auto Refresh 或Self Refresh (自动刷新或自刷新)等(详细内容请参考《Jedec规范JESD79)))。数据总 线由DQS的上升沿和下降沿判断数据DQ的0与1。
DDR总线PCB走线多,速度快,时序和操作命令复杂,很容易出现失效问题,为此我 们经常用示波器进行DDR总线的信号完整性测试和分析。通常的测试内容包括:时钟总线的 信号完整性测试分析;地址、命令总线的信号完整性测试分析;数据总线的信号完整性测试 分析。下面从这三个方面分别讨论DDR总线的信号完整性测试和分析技术。 广东DDR一致性测试维修DDR 设计、测试、验证和一致性测试。
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DDR SDRAM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。
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。DDR5 接收机一致性和表征测试应用软件。
DDR内存的典型使用方式有两种: 一种是在嵌入式系统中直接使用DDR颗粒,另一 种是做成DIMM条(Dual In - line Memory Module,双列直插内存模块,主要用于服务器和 PC)或SO - DIMM(Small Outline DIMM,小尺寸双列直插内存,主要用于笔记本) 的形式插 在主板上使用。
在服务器领域,使用的内存条主要有UDIMM、RDIMM、LRDIMM等。UDIMM(UnbufferedDIMM,非缓冲双列直插内存)没有额外驱动电路,延时较小,但数据从CPU传到每个内存颗粒时,UDIMM需要保证CPU到每个内存颗粒之间的传输距离相等,设计难度较大,因此UDIMM在容量和频率上都较低,通常应用在性能/容量要求不高的场合。 DDR时钟总线的一致性测试。广东DDR一致性测试维修
DDR2 和 LPDDR2 一致性测试软件。江苏DDR一致性测试执行标准
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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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 STAN...