ddr800和ddr3信號(hào)完整性分析

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1、DDR2-800和DDR3在PCB設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性問(wèn)題???本文主要針對(duì)DDR2/DDR3的設(shè)計(jì)，SI和PI的各種相關(guān)因素都做了全面的介紹。對(duì)于在4層板里設(shè)計(jì)800Mbps的DDR2和DDR3是可行的，但是對(duì)于DDR3-1600Mbps是具有很大的挑戰(zhàn)性?！　￡P(guān)鍵詞：DDR2-800DDR3PCB信號(hào)完整性設(shè)計(jì)PCB疊層阻抗　　1.前言　　目前，比較普遍使用中的DDR2的速度已經(jīng)高達(dá)800Mbps，甚至更高的速度，如1066Mbps，而DDR3的速度已經(jīng)高達(dá)1600Mbps。對(duì)于如此高的速度，從PCB的設(shè)計(jì)角度來(lái)講，要做到嚴(yán)格的時(shí)序匹配，以滿足波形

2、的完整性，這里有很多的因素需要考慮，所有的這些因素都是會(huì)互相影響的，但是，它們之間還是存在一些個(gè)性的，它們可以被分類為PCB疊層、阻抗、互聯(lián)拓?fù)?、時(shí)延匹配、串?dāng)_、電源完整性和時(shí)序，目前，有很多EDA工具可以對(duì)它們進(jìn)行很好的計(jì)算和仿真，其中CadenceALLEGROSI-230和Ansoft’sHFSS使用的比較多?！　”?:DDR2和DDR3要求比較　　表1顯示了DDR2和DDR3所具有的共有技術(shù)要求和專有的技術(shù)要求。　　2.PCB的疊層(stackup)和阻抗　　對(duì)于一塊受PCB層數(shù)約束的基板(如4層板)來(lái)說(shuō)，其所有的信號(hào)線只能走在TOP和BOT

3、TOM層，中間的兩層，其中一層為GND平面層，而另一層為VDD平面層，Vtt和Vref在VDD平面層布線。而當(dāng)使用6層來(lái)走線時(shí)，設(shè)計(jì)一種專用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得更加容易，同時(shí)由于Power層和GND層的間距變小了，從而提高了PI?！　』ヂ?lián)通道的另一參數(shù)阻抗，在DDR2的設(shè)計(jì)時(shí)必須是恒定連續(xù)的，單端走線的阻抗匹配電阻50Ohms必須被用到所有的單端信號(hào)上，且做到阻抗匹配，而對(duì)于差分信號(hào)，100Ohms的終端阻抗匹配電阻必須被用到所有的差分信號(hào)終端，比如CLOCK和DQS信號(hào)。另外，所有的匹配電阻必須上拉到VTT，且保持50Ohms，ODT的設(shè)置也必須保持在50

4、Ohms?！　≡贒DR3的設(shè)計(jì)時(shí)，單端信號(hào)的終端匹配電阻在40和60Ohms之間可選擇的被設(shè)計(jì)到ADDR/CMD/CNTRL信號(hào)線上，這已經(jīng)被證明有很多的優(yōu)點(diǎn)。而且，上拉到VTT的終端匹配電阻根據(jù)SI仿真的結(jié)果的走線阻抗，電阻值可能需要做出不同的選擇，通常其電阻值在30-70Ohms之間。而差分信號(hào)的阻抗匹配電阻始終在100Ohms?！　D1:四層和六層PCB的疊層方式　　3.互聯(lián)通路拓?fù)洹　?duì)于DDR2和DDR3，其中信號(hào)DQ、DM和DQS都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的互聯(lián)方式，所以不需要任何的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然而列外的是，在multi-rankDIMMs(DualInL

5、ineMemoryModules)的設(shè)計(jì)中并不是這樣的。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式時(shí)，可以很容易的通過(guò)ODT的阻抗設(shè)置來(lái)做到阻抗匹配，從而實(shí)現(xiàn)其波形完整性。而對(duì)于ADDR/CMD/CNTRL和一些時(shí)鐘信號(hào)，它們都是需要多點(diǎn)互聯(lián)的，所以需要選擇一個(gè)合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖2列出了一些相關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中Fly-By拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種特殊的菊花鏈，它不需要很長(zhǎng)的連線，甚至有時(shí)不需要短線(Stub)?！　?duì)于DDR3，這些所有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是適用的，然而前提條件是走線要盡可能的短。Fly-By拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在處理噪聲方面，具有很好的波形完整性，然而在一個(gè)4層板上很難實(shí)現(xiàn)，需要6層板以上

6、，而菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)在一個(gè)4層板上是容易實(shí)現(xiàn)的。另外，樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求AB的長(zhǎng)度和AC的長(zhǎng)度非常接近(如圖2)。考慮到波形的完整性，以及盡可能的提高分支的走線長(zhǎng)度，同事又要滿足板層的約束要求，在基于4層板的DDR3設(shè)計(jì)中，最合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是帶有最少短線(Stub)的菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)?！　?duì)于DDR2-800，這所有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都適用，只是有少許的差別。然而，菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)被證明在SI方面是具有優(yōu)勢(shì)的。　　對(duì)于超過(guò)兩片的SDRAM，通常，是根據(jù)器件的擺放方式不同而選擇相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖3顯示了不同擺放方式而特殊設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，只有A

7、和D是最適合4層板的PCB設(shè)計(jì)。然而，對(duì)于DDR2-800，所列的這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都能滿足其波形的完整性，而在DDR3的設(shè)計(jì)中，特別是在1600Mbps時(shí)，則只有D是滿足設(shè)計(jì)的?！　D2:帶有2片SDRAM的ADDR/CMD/CNTRL拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　　圖3:帶有4片SDRAM的ADDR/CMD/CNTRL拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　　4.時(shí)延的匹配　　在做到時(shí)延的匹配時(shí)，往往會(huì)在布線時(shí)采用trombone方式走線，另外，在布線時(shí)難免會(huì)有切換板層的時(shí)候，此時(shí)就會(huì)添加一些過(guò)孔。不幸的是，但所有這些彎曲的走線和帶過(guò)孔的走線，將它們拉直變?yōu)榈乳L(zhǎng)度理想走線時(shí)，此時(shí)它們的時(shí)延是不等的，如

8、圖4所示。?　　顯然，上面講到的trombone方式在時(shí)延方面同直走線的不對(duì)等是很好理解的，而帶過(guò)孔的走線就