DDR2设计规则学习笔记V0.1.pdf

仅供交流 DDR2 设计规则学习笔记 V0.1 作者：汤子坫 1. 概述 内存的发展在计算机或者其他嵌入式技术中占据重要的地位。随着CPU 的处理数据量 越来越大，对内存的要求也越来越高。如果内存不能及时的给 CPU 提供数据，那 CPU 将不 得不长时间处于等待数据的状态，硬件资源闲置，性能自然无法发挥。内存的发展为： SRAMSDRAMDDRDDR2DDR3 ；如果比较它们的性能，可以发现内存朝容量更大、 速度更快、功耗更低、物理尺寸更小的方向发展。 SDRAM 目前在一些中低端的嵌入式中使用较多，具有很好的性价比。多数嵌入式的 CPU 带有 SDRAM 控制器。我们公司目前产品多数用此内存。 DDR （即双倍速率SDRAM ），由于较 SDRAM 只在上升沿读写数据而言，其上升下降 沿均可触发传输数据。但是，DDR 的高发热量和高频工作条件下产生信号不够清晰是制约 着它发展的主要障碍；所以 DDR 在市面上用的相对较少。 DDR2 是 DDR 的二代内存，它的基本结构和DDR 相似，但在很多性能有显著的提升。 如，由于采用 1.8V 工作电压替代原先 DDR 的2.5V 电压，使得功耗降低50%左右。还有， ODT( 内建终结电阻)来简化 DQ 总线设计，可以降低多重反射、提高信号完整性并增加时序 余量；引入无缝突发，采用 FBGA 封装缩减体积、降低功耗等。此内存技术在目前阶段， 也比较成熟，在通用计算机或者较高端的嵌入式产品 CPU （如智能手机等）有比较普及的 使用。 DDR3 是 DDR2 的更新版内存，在 DDR2 中加入了数据同步设计，电压降低为 1.5V， 低功耗更进一步；8bit 预取设计（DDR2 为 4bit ）；采用点对点拓扑结构减轻地址/控制总线 的负担；采用 100nm 以下的生产工艺；采用根据温度自动刷新、局部自刷新等新技术。目 前阶段，DDR3 代表了内存技术发展的最高水平，还处于刚刚推行阶段。其应用，还集中在 高端的 PC 的内存上。 相比之下，DDR2 拥有很高数据吞吐率，是目前 通用 PC 内存和高端的嵌入式系统的主流应用。所以， 为了新的内存技术在今后部门产品的应用，整理并学 习内存DDR2 的设计知识，写此笔记。 本文主要是在参考多家 DDR2 设计要求下进行总 结的，给出如何保证信号完整性和电源完整性的一般 设计规则。具体的商家的建议，可以今后在选型确定 后参考其产品 datasheet 或者应用笔记。一般这样的设 计，多家推荐最好要先进行板级仿真找出不合理的设 计，再发制造板图，方便得到比较稳定的性能。 前瞻性把握机遇 高效性技术创新 仅供交流 2. 电源的考虑 为了 DDR2 能可靠的工作，必须提供可靠稳定的电源供。DDR2 由于电平摆幅小(如 SSTL2 为 2.5V ，SSTL18 为 1.8V，SSTL15 为 1.5V)，对参考电压稳定度要求很高，特别是 Vref 和 VTT ，提供 DDR2 时钟的芯片内部也常常使用模拟锁相环，对参考电源要求很高； 由于 VTT 提供大电流，要求电源阻抗足够低，电源引线电感足够小；此外，DDR2 同步工 作的信号多，速度快，同步开关噪声比较严重，合理的电源分配和良好的去耦电路十分必要。 主要需要三个电源供给： 1）V(MEM) ：JEDEC 规定为 normal 1.8V ，容差要求是 5% （-1.9V~+1.9V ）；它的稳定性非 常重要。通过电源层的平面电容和专用的一定数量的去耦电容，可以做到电源完整性，其中 去耦电容从 10nF 到 10uF 大小不同，约有 10 个左右。另外，表贴电容最合适，它具有更小 的焊接阻抗。 2 ）VREF ：为 0.9V(=VMEM/2), 对于较轻的负载(4DDR 器件) ，常由 V(MEM)通过电阻 分压得到；对于较重的负载(4 DDR 器件) ，可使用 IC 来产生 VREF 。IC 内部集成了两种电 压 VTT 和 VREF ，其中VTT 在重负载的情况下最高电流可达 3.5A