DDR3简介.

DDR3简介2014/3/3什麽是DDR•DDR即DDRSDRAM的簡稱–DoubleDataRateSynchronousDynamicRandomAccessMemory即雙倍速率同步动态随机存取存储器。–SDRSDRAM采用单端（Single-Ended）时钟信号,在一个时钟周期内只传输一次数据；而DDR由于工作频率比较快，采用可降低干扰的差分时钟信号作为同步时钟。在一个时钟周期内可以传输两次数据，它能够在的DQS上升沿和和下降沿各传输一次数据。低电压传输：差分信号传输的电压是信号电压幅值的一半。抗干扰能力强：干扰噪声一般会等值、同时的被加载到两根信号线上，而其差值为0，即噪声对信号的逻辑意义不产生影响。能有效抑制电磁干扰（EMI）：由于两根线靠得很近且信号幅值相等，这两根线与地线之间的耦合电磁场的幅值也相等，同时他们的信号极性相反，其电磁场将相互抵消。因此对外界的电磁干扰也小。差分信号的优点?SDR,DDR,DDR2andDDR3EvolutionsDDR的发展Input/OutputFunctionalDescriptionFunctionalBlockDiagram2GB,256Mx64Module(1Rankofx8)FunctionalBlockDiagram2GB,256Mx64Module(1Rankofx16)Input/OutputFunctionalDescription•SDRAM在读写数据时重点注意以下信号：–（1）CLK：时钟信号，为输入信号。所有的命令信号与地址信号的逻辑状态都需要通过CLK的上升沿采样确定。–（2）CKE：时钟使能信号，为输入信号，高电平有效。CKE信号的用途有两个：一、关闭时钟以进入省电模式；二、进入自刷新状态。CKE无效时，SDRAM内部所有与输入相关的功能模块停止工作。–（3）CS#：片选信号，为输入信号，低电平有效。只有当片选信号有效后，SDRAM才能识别控制器发送来的命令。–（4）RAS#：行地址选通信号，为输入信号，低电平有效。–（5）CAS#：列地址选通信号，为输入信号，低电平有效。–（6）WE#：写使能信号，为输入信号，低电平有效。–（7）DQS：数据选通讯号，data可以通过DQS的上升沿与下降沿传输。在读模式时，DQS由memory发给CPU,DQS与data边沿对齐。在写模式时，DQS由CPU发给memory，DQS与data中间对齐。CLK的上升沿V+V-+_PhysicBank•内存控制器（CPU）的位宽必须与内存条的位宽相等，这样才能在一个时钟周期内传输所有数据，这个位宽就被成为一个物理Bank（P-Bank,也称为RANK）,通常是64bit。•P-Bank其实就是一组内存芯片的集合。理论上，完全可以做出一个位宽为64bit的芯片来满足P-Bank的需要，但这对技术的要求很高，在成本和实用性方面也都处于劣势。所以芯片的位宽一般都较小。常见为4bit、8bit、16bit。这样，为了组成P-Bank所需的位宽，就需要多颗芯片并联工作。–对于8bit芯片，需要8颗并联才能工作(8×8bit=64bit)–对于16bit芯片，需要4颗并联才能工作(4×16bit=64bit)•这个集合的容量不限，但这个集合的总位宽必须与CPU数据位宽相符。芯片组可以支持多个P-Bank，但是一次只选择一个P-Bank工作。片选信号（CS#）来选择是哪个P-BANK。1B=1Byte=1字節=8bit1b=1bit=1比特LogicalBankDDR3芯片的内部是8个如同表格一样的存储阵列，通过BA[0:2]来选择哪一个“表格”。在表格中先指定一个行再指定一个列，就可以准确地定位到某个单元格，这就是内存芯片寻址的基本原理。对于内存，这个单元格可称为存储单元,它是L-bank中的基本存储单位，容量是若干bit，对应芯片的位宽。而每个bit则是存放于单独的存储体中，存储体是内存中最小的存储单位。这个表格(存储阵列)就是逻Bank(LogicalBank，简称L-Bank)。大容量内存颗粒都是由多个逻辑Bank叠加而成的。如果把一个L-Bank看作是一片平面的矩阵纸，内存颗粒是由多片这样的纸叠起来的。目前DDR3内存芯片基本上都是8个L-Bank设计，也就是说一共有8个这样的“表格”。寻址的流程是先确定目标地址所在的Rank和L-Bank，接着要确定行(Row)，然后再确定列(Colum)。找到了存储单元后，被选中的芯片就进行统一的数据传输。P-Bank&L-Bank•模组的容量=芯片的容量×芯片个数•芯片的容量=存储单元数量×芯片位宽•存储单元数量=行数×列数(得到一个L-Bank的存储单元数量)×L-Bank的数量4個L-Bank要用BA[0:1]8個L-Bank要用BA[0:2]DDR2有4/8个L-bankDDR3有8个L-bankP-Bank&芯片位宽4GB2R*8PC3L-12800S容量Rank数量每颗芯片位宽DDR3L传输速率12800Smeans12800Mb/sec，meaningthetransferspeedratingofthemodule12800/8=1600MBps4GB1R*8PC3L-12800SDDR关键参数SPDSPD:SerialPresenceDetect（串行存在检测），它是1个8针的SOIC封装(3mm*4mm)256字节的EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableROM电可擦写可编程只读存储器)芯片，存储着关于内存模组的配置信息，如P-Bank数量，电压，行地址/列地址数量，位宽，各种主要操作时序(如tRCD，CL，tPR等)。SPD的信息由模组生产商写入，主要用途就是协助controller精确调整内存的物理/时序参数，以达到最佳的使用效果。在开机时，系统透过SMBusaccessSPD，controller会根据SPD中的参数信息来自动配置相应的内存时序与控制寄存器，避免人为出现调校错误而引起故障。如果没有SPD，就容易出现死机或致命错误的现象。Onboardmemory不需要SPD.DDR3SerialPresenceDetectTableSerialPresenceDetectmustConsistentwiththelatestJEDECrevisionDDR3SerialPresenceDetectTable=153DDR3spec&measure•示波器,探棒,軟體,SPEC–示波器(Scope)：DPO70604頻寬4GHz或更高速的示波器–探棒(Probe)：TektronixP7240,P7360–軟體:Dos模式下執行MT420–Spec:JEDECStandardNo.79-3E•量測時注意事項–測試時所架的地線越短越好。–架的線越靠近終端越好，必要時要刮線或量測點如果是写，终端测在memory端;如果是读，终端测在CPU端。–在量測DDR之前要先確定Clock跑出來的頻率對不對。EX:以DDR31600(datarate1600MHZ)為例，Clock要800MHztypical示波器带宽的选择•示波器带宽定义–示波器的输入端加入一固定电压的正弦波信号，逐渐增加该正弦波的频率，直到示波器上显示该正弦波电压为原来的0.707倍或-3dB，此时的频率，即为示波器的规格带宽。fBW:规格带宽或-3dB带宽20log0.707=-3dB示波器带宽v.s.正弦波振幅信号带宽v.s.上升时间•一非正弦波信号的带宽，可以其上升时间来决定。若此信号通过一低通滤波器(一阶)，则其带宽(BW)为0.35/上升时间(tr)，也就是说BWxtr=0.35，若此信号通过的为一非一阶的低通滤波器，则tr与BW的乘积会更高，比如0.4BW=0.35/tr示波器带宽v.s.上升时间探棒带宽v.s.上升时间DDR3待测信号ItemMeasureSignalnameStatusDIMMSideCHA1CS0#S0#2SRAS#RAS#3SCAS#CAS#4WE#WE#5MA(Longest)M_A_A146MA(Shortest)M_A_A107DQ(Longest)M_A_DQ628DQ(Shortest)M_A_DQ19DDR3待测项目MeasureItemSpecificationSetupTime0.17nsHoldTime0.12nsOvershootVDD+0.4VUndershot-0.4VRingUpVREF-0.150VRingDownVREF+0.150VMeasureItemSpecificationSetupTime0.01nsHoldTime0.025nsOvershootVDD+0.4VUndershot-0.4VRingUpVREF-0.150VRingDownVREF+0.150VCommand&AddressDATADDR3量测步骤•量測時請在Dos模式下執行Memorytest測試程式進行量測。•基準電壓量測–量測前用三用電表點出VDD和VREF的電壓，填入下面表格VREF_DDRSpecificationMeasuredVREF0.49*VDD～0.51*VDD0.755VSpecificationMeasuredVDD1.425～1.575V1.51VVDD_DDR寻找SO-DIMM测试点•1.參閱DDR3的204pin圖，找出Clk、Clk#、CS＃、CAS#、RAS#、WE#對應的金手指是第幾pin，然後用萬用表的蜂鳴檔去尋找內存條上最遠端的測點。金針ClkandClk#接線第1pin第203pin奇数面1-203偶数面2-204第71pinCK0,CK0#101&103pinDDR3SDRAMSO-DIMMPinout.寻找SO-DIMM测试点•2.需找Address與Data的最長與最短線。–打開allegro，點擊“CM”圖標寻找SO-DIMM测试点–選擇electrical--net--totaleachlength,然後選擇需要比對的信號，點擊“F9”寻找SO-DIMM测试点•3.比對出最長最短線后在根據204pin圖找出對應的Address和Data是第幾pin，然後用萬用表的蜂鳴檔去尋找內存條上最遠端的測點。–對於Address參考的時鐘是CLK,與command信號一致–對於DATA線，參考的時鐘是DQS,并需要進行讀寫判定。Controlsignal的抓取•Controlsignal:Inputsignal(CS#、CAS#、RAS#、WE#、Address)–Setuptime和holdtime之量測，設定邊緣觸發、調節觸發Level–差分探棒抓取CLK,单端探棒分别抓取CS#,RAS#,WE#,Address信号。建立时间保持时间VIL&VIHspecControlsignal的抓取•SpecControlsignal的量测建立時間(Setuptime)Setuptime0.17ns10100Controlsignal的量测•保持時間(Holdtime)Holdtime0.12nsControlsignal的量测•Overshoot和Undershoot之量測Overshootvdd+0.4vUndershoot-0.4vOvershoot/Undershoot•SpecControlsignal的量测•Ringdown和Ringup之量測–Ringdown是訊號上升到最高點時所向下反射的訊號–Ringup是訊號下降到最低點時所向上反射的訊號RingdownVref+0.15vRingupVerf-0.15vRingup/ringdownSPECDatasignal的抓取•Datasignal(量測datatotaletchlength的最長與最短)–資料寫入(da