自动化DDR测试方案

如何测试DDR？

DDR测试有具有不同要求的两个方面：芯片级测试DDR芯片测试既在初期晶片阶段也在封装阶段进行。采用的测试仪通常是内存自动测试设备，其价值一般在数百万美元以上。测试仪的部分是一台可编程的高分辨信号发生器。测试工程师通过编程来模拟实际工作环境；另外，他也可以对计时脉冲边沿前后进行微调来寻找平衡点。自动测试仪（ATE）系统也存在缺陷。它产生的任意波形数量受制于其本身的后备映象随机内存和算法生成程序。由于映象随机内存深度的局限性，使波形只能在自己的循环内重复。因为DDR带宽和速度是普通SDR的二倍，所以波形变化也应是其二倍。因此，测试仪的映象随机内存容量会很快被消耗殆尽。为此，要保证一定的测试分辨率，就必须增大测试仪的内存。建立测试头也是一个棘手的问题。因为DDR内存的数据读取窗口有1—2ns，所以管脚驱动器的上升和下降时间非常关键。为保证在数据眼中心进行信号转换，需要较好的管脚驱动器转向速度。在频率为266MHz时，开始出现传输线反射。设计工程师发现在设计测试平台时必须遵循直线律。为保证信号的统一性，必须对测试头布局进行传输线模拟。管脚驱动器强度必须能比较大限度降低高频信号反射。 DDR3总线上的工作时序；自动化DDR测试方案

DDR测试

DDR4/5与LPDDR4/5的信号质量测试由于基于DDR颗粒或DDRDIMM的系统需要适配不同的平台，应用场景千差万别，因此需要进行详尽的信号质量测试才能保证系统的可靠工作。对于DDR4及以下的标准来说，物理层一致性测试主要是发送的信号质量测试；对于DDR5标准来说，由于接收端出现了均衡器，所以还要包含接收测试。DDR信号质量的测试也是使用高带宽的示波器。对于DDR的信号，技术规范并没有给出DDR信号上升/下降时间的具体参数，因此用户只有根据使用芯片的实际快上升/下降时间来估算需要的示波器带宽。通常对于DDR3信号的测试，推荐的示波器和探头的带宽在8GHz;DDR4测试建议的测试系统带宽是12GHz;而DDR5测试则推荐使用16GHz以上带宽的示波器和探头系统。 自动化DDR测试方案DDR测试系统和DDR测试方法与流程；

DDR测试

制定DDR内存规范的标准按照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

DDR测试

除了DDR以外，近些年随着智能移动终端的发展，由DDR技术演变过来的LPDDR(Low-PowerDDR,低功耗DDR)也发展很快。LPDDR主要针对功耗敏感的应用场景，相对于同一代技术的DDR来说会采用更低的工作电压，而更低的工作电压可以直接减少器件的功耗。比如LPDDR4的工作电压为1.1V,比标准的DDR4的1.2V工作电压要低一些，有些厂商还提出了更低功耗的内存技术，比如三星公司推出的LPDDR4x技术，更是把外部I/O的电压降到了0.6V。但是要注意的是，更低的工作电压对于电源纹波和串扰噪声会更敏感，其电路设计的挑战性更大。除了降低工作电压以外，LPDDR还会采用一些额外的技术来节省功耗，比如根据外界温度自动调整刷新频率(DRAM在低温下需要较少刷新)、部分阵列可以自刷新，以及一些对低功耗的支持。同时，LPDDR的芯片一般体积更小，因此占用的PCB空间更小。 DDR4物理层一致性测试；

9.DIMM之前介绍的大部分规则都适合于在PCB上含有一个或更多的DIMM，独有例外的是在DIMM里所要考虑到去耦因素同在DIMM组里有所区别。在DIMM组里，对于ADDR/CMD/CNTRL所采用的拓扑结构里，带有少的短线菊花链拓扑结构和树形拓扑结构是适用的。

10.案例上面所介绍的相关规则，在DDR2PCB、DDR3PCB和DDR3-DIMMPCB里，都已经得到普遍的应用。在下面的案例中，我们采用MOSAID公司的控制器，它提供了对DDR2和DDR3的操作功能。在SI仿真方面，采用了IBIS模型，其存储器的模型来自MICRONTechnolgy，Inc。对于DDR3SDRAM的模型提供1333Mbps的速率。在这里，数据是操作是在1600Mbps下的。对于不带缓存（unbufferedDIMM（MT_DDR3_0542cc）EBD模型是来自MicronTechnology，下面所有的波形都是采用通常的测试方法，且是在SDRAMdie级进行计算和仿真的。 DDR3关于信号建立保持是的定义；校准DDR测试USB测试

DDR3总线的解码方法；自动化DDR测试方案

只在TOP和BOTTOM层进行了布线，存储器由两片的SDRAM以菊花链的方式所构成。而在DIMM的案例里，只有一个不带缓存的DIMM被使用。对TOP/BOTTOM层布线的一个闪照图和信号完整性仿真图。

ADDRESS和CLOCK网络，右边的是DATA和DQS网络，其时钟频率在800 MHz，数据通信率为1600Mbps

ADDRESS和CLOCK网络，右边的是DATA和DQS网络，其时钟频率在400 MHz，数据通信率为800Mbps

ADDRESS和CLOCK网络，右边的是DATA和DQS网络

个经过比较过的数据信号眼图，一个是仿真的结果，而另一个是实际测量的。在上面的所有案例里，波形的完整性的完美程度都是令人兴奋的。

11.结论本文，针对DDR2/DDR3的设计，SI和PI的各种相关因素都做了的介绍。对于在4层板里设计800Mbps的DDR2和DDR3是可行的，但是对于DDR3-1600Mbps是具有很大的挑战性。 自动化DDR测试方案

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