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DDR测试

DDR信号的要求是针对DDR颗粒的引脚上的,但是通常DDR芯片采用BGA封装,引脚无法直接测试到。即使采用了BGA转接板的方式,其测试到的信号与芯片引脚处的信号也仍然有一些差异。为了更好地得到芯片引脚处的信号质量,一种常用的方法是在示波器中对PCB走线和测试夹具的影响进行软件的去嵌入(De-embedding)操作。去嵌入操作需要事先知道整个链路上各部分的S参数模型文件(通常通过仿真或者实测得到),并根据实际测试点和期望观察到的点之间的传输函数,来计算期望位置处的信号波形,再对这个信号做进一步的波形参数测量和统计。图5.15展示了典型的DDR4和DDR5信号质量测试环境,以及在示波器中进行去嵌入操作的界面。 DDR3的DIMM接口协议测试探头;机械DDR测试眼图测试

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内存条测试对内存条测试的要求是千差万别的。DDR内存条的制造商假定已经进行过芯片级半导体故障的测试,因而他们的测试也就集中在功能执行和组装错误方面。通过采用DDR双列直插内存条和小型双列直插内存条,可以有三种不同内存条测试仪方案:双循环DDR读取测试。这恐怕是简单的测试仪方案。大多数的测试仪公司一般对他们现有的SDR测试仪作一些很小的改动就将它们作为DDR测试仪推出。SDR测试仪的写方式是将同一数据写在连续排列的二个位上。在读取过程中,SDR测试仪能首先读DDR内存条的奇数位数据。然后,通过将数据锁存平移半个时钟周期,由第二循环读偶数位。这使得测试仪能完全访问DDR内存单元。该方法没有包括真正的突发测试,而且也不是真正的循环周期测试。


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测试软件运行后,示波器会自动设置时基、垂直增益、触发等参数进行测量并汇总成一个测试报告,测试报告中列出了测试的项目、是否通过、spec的要求、实测值、margin等。图5.17是自动测试软件进行DDR4眼图睁开度测量的一个例子。信号质量的测试还可以辅助用户进行内存参数的配置,比如高速的DDR芯片都提供有ODT(OnDieTermination)的功能,用户可以通过软件配置改变内存芯片中的匹配电阻,并分析对信号质量的影响。除了一致性测试以外,DDR测试软件还可以支持调试功能。比如在某个关键参数测试失败后,可以针对这个参数进行Debug。此时,测试软件会捕获、存储一段时间的波形并进行参数统计,根据统计结果可以查找到参数违规时对应的波形位置,

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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(DualIn-lineMemoryModule,双列直插内存模块,主要用于服务器和PC)或SO-DIMM(SmallOutlineDIMM,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关于信号建立保持是的定义;

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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 DDR3规范里关于信号建立;设备DDR测试方案

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3.互联拓扑对于DDR2和DDR3,其中信号DQ、DM和DQS都是点对点的互联方式,所以不需要任何的拓扑结构,然而例外的是,在multi-rankDIMMs(DualInLineMemoryModules)的设计中并不是这样的。在点对点的方式时,可以很容易的通过ODT的阻抗设置来做到阻抗匹配,从而实现其波形完整性。而对于ADDR/CMD/CNTRL和一些时钟信号,它们都是需要多点互联的,所以需要选择一个合适的拓扑结构,图2列出了一些相关的拓扑结构,其中Fly-By拓扑结构是一种特殊的菊花链,它不需要很长的连线,甚至有时不需要短线(Stub)。对于DDR3,这些所有的拓扑结构都是适用的,然而前提条件是走线要尽可能的短。Fly-By拓扑结构在处理噪声方面,具有很好的波形完整性,然而在一个4层板上很难实现,需要6层板以上,而菊花链式拓扑结构在一个4层板上是容易实现的。另外,树形拓扑结构要求AB的长度和AC的长度非常接近(如图2)。考虑到波形的完整性,以及尽可能的提高分支的走线长度,同时又要满足板层的约束要求,在基于4层板的DDR3设计中,合理的拓扑结构就是带有少短线(Stub)的菊花链式拓扑结构。机械DDR测试眼图测试

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