DDR信號完整性仿真介紹（一）【轉(zhuǎn)發(fā)】

2018-04-10 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

作者:袁波一博科技高速先生團(tuán)隊成員

說到DDR,相信很多小伙伴在上學(xué)的時候都沒有接觸過。作者也一樣,大學(xué)的時候?qū)W習(xí)過單片機(jī),學(xué)習(xí)過DSP,但是沒有接觸過DDR。剛開始接觸信號完整性仿真時,是從DDR仿真開始的,可是對DDR完全不了解,怎么辦,很多基礎(chǔ)知識只能求助于書本和網(wǎng)絡(luò)了。本文適合剛接觸DDR仿真的網(wǎng)友學(xué)習(xí),資深高手就請繞道了,當(dāng)然,也歡迎資深大神前來指導(dǎo),或許您漫不經(jīng)心的一句評論,就能一語點醒夢中人,讓菜鳥們少走很多彎路。

最近做的幾個DDR的仿真專案,都是板載顆粒。大多數(shù)都是一個主控芯片拖動一個,兩個,四個DDR顆粒。有單通道的,也有雙通道的。仿真時,考慮到仿真的準(zhǔn)確性,必須把DDR總線上的每一類總線都仿真到。可是,當(dāng)看到主控芯片到DDR有這么多連線,頓時感覺到工作量太大,找不到頭緒,不知道網(wǎng)友們有沒有這個感覺。

首先,讓我們對DDR有一個初步的了解。DDR全稱是Double Date Rate SDRAM,對,就是雙倍數(shù)據(jù)率存儲器。顧名思義,它的數(shù)據(jù)處理速率是普通動態(tài)存儲器的兩倍。與之對應(yīng)的也有單倍數(shù)據(jù)率的了,這里就不去詳細(xì)介紹。DDR到底長什么樣?先從封裝上來了解它,找來一個主流DDR3顆粒廠商的Datesheet,發(fā)現(xiàn)常用的封裝有78球的,也有96球的。作者認(rèn)為,了解DDR的封裝是很有必要的,你必須清楚的知道一個DDR顆粒上有多少根線,才能在布線或仿真中做到心中有數(shù),不至于遺漏重要信息。

如下圖1,圖2,是某DDR封裝示意圖

圖1 78球

圖2 96球

這些信號中,我們仿真需要特別關(guān)注的信號有四類,分別是:時鐘,地址/命令,控制,數(shù)據(jù)。因為這四類信號的傳輸速率比較高,其他的大都是電源接口了。來捋一下,對于78球或者96球的封裝,信號對應(yīng)關(guān)系如下表:

上表中列舉的信號僅僅是一個DDR顆粒上的信號,在實際應(yīng)用中,往往是一個主控拖動2,4,8甚至16個顆粒。所以,這四組信號每一組究竟有多少根,這個需要具體項目具體分析。

對于Layout人員來說,對于DDR這一塊,可能主要關(guān)注的是信號線之間的等長。下面我們也來復(fù)習(xí)一下,DDR各組信號需要滿足的時序關(guān)系:地址/命令,控制和時鐘之間等長;DQ與之對應(yīng)的DQS組內(nèi)等長;DQS與CLK之間有一個相對寬松的等長關(guān)系。

那么,為什么等長要這么來做?很多人都知道是為了保證各組信號之間有正常的時序,這種說法是安全的,當(dāng)然也是很模糊的,關(guān)注高速先生的小伙伴可能知道的更詳細(xì)一些,這些知識在時序分析系列文章中有講解,這里作者見到的一個比較通俗的說法就是:地址/命令,控制信號是由時鐘信號來鎖存的,所以它們之間應(yīng)該保持等長關(guān)系;數(shù)據(jù)信號是由DQS來鎖存的,所以DQ與DQS信號之間應(yīng)該保持等長關(guān)系。

說到這里,初次學(xué)習(xí)DDR網(wǎng)友們可能對DDR有了一個簡單的認(rèn)識。我們知道,主控芯片到顆粒,以及顆粒到顆粒之間的連接方式是可以選擇的,有星形拓?fù)?T型拓?fù)?菊花鏈,Fly-b等結(jié)構(gòu)。難道說遵照設(shè)計手冊繞完等長,或者說按照以前成功的案例布線完畢,我們的設(shè)計就沒有問題了嗎?我們仿真DDR究竟是仿真什么?這幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)布線的關(guān)鍵點是什么?下期我們將用幾個案例說明一下,同樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用不同的廠家的芯片,或者說同一個芯片使用不同的驅(qū)動模式將會對信號質(zhì)量產(chǎn)生什么影響,我們還將分析同一種布局,采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對信號帶來的影響。持續(xù)關(guān)注這一系列文章,這些疑問,你會豁然開朗的。

問題來了

DQS與時鐘信號需要保持等長嗎?

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