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DDR 存 储 器 电 气 特 性 验 证 应 用 文 章 几 乎 每 一 个 电 子 设 备, 从 智 能 手 机 到 服 务 器, 都 使 用 了 某 种 形 式 的 RAM 存 储 器 尽 管 闪 存 NAND 继 续 流 行 ( 由 于 各 式 各 样 的 消 费 类 电 子 产 品 的 流 行 ), 由 于 SDRAM 为 相 对 较 低 的 每 比 特 成 本 提 供 了 速 度 和 存 储 很 好 的 结 合,SDRAM 仍 然 是 大 多 数 计 算 机 以 及 基 于 计 算 机 产 品 的 主 流 存 储 器 技 术 DDR 是 双 数 据 速 率 的 SDRAM 内 存, 已 经 成 为 今 天 存 储 器 技 术 的 选 择 DDR 技 术 的 不 断 发 展, 不 断 提 高 速 度 和 容 量, 同 时 降 低 成 本, 减 小 功 率 和 存 储 设 备 的 物 理 尺 寸 随 着 时 钟 速 率 和 数 据 传 输 速 度 不 断 增 加 和 性 能 的 提 高, 设 计 工 程 师 必 须 保 证 系 统 的 性 能 指 标, 或 确 保 系 统 内 部 存 储 器 和 存 储 器 控 制 设 备 的 互 操 作 性, 存 储 器 子 系 统 的 模 拟 信 号 完 整 性 已 成 为 设 计 工 程 师 越 来 越 多 重 点 考 虑 的 问 题 许 多 性 能 问 题, 甚 至 在 协 议 层 发 现 的 问 题, 也 可 以 追 溯 到 对 信 号 完 整 性 问 题 因 此, 存 储 器 的 模 拟 信 号 完 整 性 验 证 的 重 要 性 已 经 成 为 很 多 电 子 设 计 验 证 关 键 一 步 JEDEC ( 电 子 工 程 设 计 发 展 联 合 协 会 ) 已 经 明 确 规 定 存 储 设 备 详 细 测 试 要 求, 需 要 对 抖 动 定 时 和 电 气 信 号 质 量 进 行 验 证 测 试 参 数 : 如 时 钟 抖 动 建 立 和 保 持 时 间 信 号 的 过 冲 信 号 的 下 冲 过 渡 电 压 等 列 入 了 JEDEC( 电 子 工 程 设 计 发 展 联 合 协 会 ) 为 存 储 器 技 术 制 定 的 测 试 规 范 但 执 行 规 范 里 的 这 些 测 试 是 一 个 大 大 的 挑 战, 因 为 进 行 这 些 测 试 很 可 能 是 一 个 复 杂 而 又 耗 时 的 任 务 拥 有 正 确 的 工 具 和 技 术, 可 以 减 少 测 试 时 间, 并 确 保 最 准 确 的 测 试 结 果 在 本 应 用 文 章 中, 我 们 将 讨 论 泰 克 针 对 存 储 器 测 试 解 决 方 案, 这 个 方 案 能 够 帮 助 工 程 师 战 胜 挑 战 和 简 化 验 证 过 程

应 用 文 章 图 2. P7500 系 列 微 波 同 轴 探 头 焊 接 到 DIMM 上 图 1. DDR3 双 列 直 插 内 存 模 块 (DIMM) 背 面 的 测 试 点 技 术 JEDEC 指 标 ( 最 近 更 新 日 期 ) DDR JESD79F ( 2008 年 2 月 ) DDR2 JESD79-2E (2008 年 4 月 ) DDR3 JESD79-3C (2008 年 11 月 ) LPDDR JESD79-4A (2007 年 4 月 ) LPDDR2 JESD209-2 (2009 年 3 月 ) 表 1. 符 合 JEDEC 的 DDR 技 术 指 标 信 号 的 获 取 和 探 测 存 储 器 验 证 的 第 一 个 难 点 问 题 是 如 何 探 测 并 采 集 必 要 的 信 号 JEDEC 标 准 规 定 的 测 试 应 在 存 储 器 元 件 的 BGA( 球 栅 阵 列 结 构 的 PCB) 上 自 从 FBGA 封 装 组 件 包 括 一 个 焊 球 连 接 阵 列 ( 这 是 出 于 实 际 目 的 ), 无 法 进 入 连 接, 如 何 进 行 存 储 器 的 探 测 呢? 一 种 解 决 方 案 是 在 PCB 布 线 过 程 中 设 计 测 试 点, 或 探 测 存 储 器 元 件 板 的 背 面 的 过 孔 虽 然 这 些 测 试 点 没 有 严 格 在 存 储 器 元 件 附 近,PCB( 电 路 板 ) 走 线 长 度 一 般 都 比 较 短, 对 信 号 衰 减 的 影 响 很 小 当 使 用 这 种 方 法 探 测, 信 号 完 整 性 通 常 是 相 当 不 错 的, 可 以 进 行 电 气 特 性 的 验 证 对 于 这 种 类 型 应 用, 虽 然 可 以 使 用 手 持 探 头, 但 是 在 多 个 探 头 前 端 和 测 试 点 同 时 保 持 良 好 的 电 接 触 非 常 困 难 考 虑 到 有 些 JEDEC 的 测 量 要 求 三 个 或 更 多 的 测 试 点, 加 上 其 它 信 号 如 芯 片 选 择 信 号 RAS 和 CAS 可 能 需 要 确 定 存 储 器 状 态, 使 用 焊 接 式 探 头 进 行 连 接 是 许 多 工 程 师 的 选 择 泰 克 公 司 开 发 了 一 种 探 测 解 决 方 案 是 专 为 这 种 类 型 的 应 用 设 计 的 P7500 系 列 探 头 有 4GHz 到 20 GHz 的 带 宽, 是 存 储 器 验 证 应 用 的 选 择 图 2 说 明 了 几 个 可 用 的 P7500 系 列 探 头 前 端 之 一, 这 种 探 头 非 常 适 合 存 储 器 验 证 的 这 种 应 用 这 些 微 波 同 轴 前 端 在 需 要 多 个 探 测 前 端 进 行 焊 接 情 况 时 提 供 了 有 效 的 解 决 方 案, 同 时 提 供 优 秀 的 信 号 保 真 度 和 带 宽 高 达 4GHz, 足 已 满 足 存 储 器 DDR3@1600MT/s 的 测 试 需 求 2 www.tektronix.com.cn/memory

DDR 存 储 器 电 气 特 性 验 证 三 态 探 测 点 存 储 器 转 接 板 内 插 板 组 件 的 插 槽 存 储 器 转 接 板 内 插 板 组 件 图 3. P7500 三 态 前 端 连 接 三 态 探 头 可 以 工 作 在 差 分 模 式 单 端 模 式 以 及 共 模 模 式 被 测 目 标 位 置 的 存 储 器 插 槽 图 4. DDR 转 接 板 内 插 板 组 件 被 测 板 P7500 系 列 探 头 针 对 存 储 器 测 试 应 用 的 另 一 个 优 点 是 泰 克 专 利 的 TriMode ( 三 态 ) 功 能 这 种 独 特 的 功 能 允 许 探 头 不 但 可 以 测 试 + 和 - 差 分 信 号, 又 可 以 测 试 单 端 信 号 使 用 探 头 前 端 的 三 个 焊 接 连 接, 用 户 就 可 以 使 用 探 头 上 控 制 按 钮 或 在 示 波 器 菜 单 来 对 差 分 和 单 端 探 测 模 式 之 间 的 切 换 这 种 探 头 对 存 储 器 调 试 应 用 是 非 常 用 的, 使 用 焊 接 探 头 的 + 连 接 到 单 端 数 据 或 地 址 线, 使 用 焊 接 探 头 的 - 连 接 到 另 一 相 邻 线 然 后 用 户 可 以 使 用 一 个 探 头, 通 过 两 个 单 端 测 量 模 式 之 间 切 换, 很 容 易 地 测 量 其 中 任 何 两 个 信 号 然 而, 还 有 在 很 多 情 况 下 信 号 探 测 通 过 背 面 过 孔 可 能 不 是 一 种 选 择 使 用 嵌 入 式 存 储 器 设 计, 存 储 器 元 件 背 面 可 能 没 有 可 用 的 板 上 空 间 甚 至 很 多 标 准 的 DIMM s, 现 在 在 板 的 两 面 都 有 存 储 器 元 件, 以 增 加 存 储 密 度 这 种 情 况 下, 测 试 工 程 师 怎 样 才 能 探 测 到 测 试 点 呢? 幸 运 的 是, 即 使 这 样 情 况, 现 在 也 有 探 测 解 决 方 案 泰 克 公 司 与 Nexus 科 技 公 司 合 作 开 发 了 所 有 标 准 DDR3 和 DDR2 存 储 器 设 备 转 接 板 内 插 板 组 件 这 些 转 接 板 内 插 板 使 用 插 槽 代 替 存 储 器 元 件 连 接 到 被 测 设 备 在 转 接 板 有 探 测 的 测 试 点, 然 后 对 齐 到 插 槽 上 的 位 置 存 储 器 元 件 然 后 再 插 到 转 接 板 上 图 4 说 明 这 种 连 接 的 示 意 图 www.tektronix.com.cn/memory 3

应 用 文 章 图 5. 带 焊 接 前 端 的 转 接 板, 被 测 信 号 的 眼 图 数 字 探 测 泰 克 MSO70000 系 列 混 合 信 号 示 波 器 结 合 四 个 模 拟 通 道 和 16 个 数 字 通 道 除 了 连 接 到 1 或 2 个 数 据 和 时 钟 线, 它 可 以 连 接 到 DDR 命 令 总 线 信 号 和 子 序 列 的 地 址 线 是 非 常 有 用 的 在 MSO70000 系 列 的 P6780 差 分 探 头 具 有 高 带 宽 性 能 和 多 总 线 信 号 的 探 测 由 于 高 密 度 布 线 和 紧 凑 的 封 装, 信 号 探 测 仍 然 是 DDR 内 存 的 验 证 的 一 个 挑 战 图 6. P6780 数 字 探 头 前 端 焊 接 GDDR5 PCB 这 些 高 性 能 P6780 逻 辑 探 头 ( 包 括 各 种 焊 接 附 件 ) 的 连 接 器 管 脚 针 头 轨 迹 过 孔 等 一 系 列 都 得 到 简 化 由 于 P6780 焊 接 探 头 前 端, 设 计 工 程 师 可 以 根 据 需 要 添 加 测 试 点 对 于 任 何 测 量 设 置, 应 注 意 尽 量 减 少 对 测 试 设 备 的 影 响 P6780 焊 接 前 端 包 括 铁 氧 体 磁 心, 以 减 少 对 线 的 反 射 使 线 长 度 为 连 接 需 求 的 最 小 值, 从 而 能 保 证 更 好 的 信 号 保 真 度 Nexus 转 接 独 特 的 特 点 是 使 用 专 利 插 座 和 保 留 了 每 一 个 焊 料 的 组 成 部 分 这 使 得 转 接 板 和 存 储 器 元 件 任 意 被 移 除 和 转 换 其 它 是 没 有 焊 接 和 重 新 焊 接, 从 而 增 加 了 灵 活 性 性, 同 时 也 降 低 了 由 于 多 次 焊 接 操 作 带 来 不 稳 定 的 电 气 连 接 的 风 险 转 接 板 内 插 板 嵌 入 了 小 型 隔 离 电 阻, 尽 可 能 接 近 存 储 器 的 BGA 焊 盘 这 些 电 阻 与 P7500 系 列 探 头 前 端 电 网 络 完 全 匹 配, 确 保 良 好 的 信 号 保 真 度 图 5 中 是 使 用 interposer 转 接 板 安 装 在 DDR3-1333 DIMM 测 试 的 眼 图, 采 用 数 字 滤 波, 消 除 连 这 一 探 测 带 来 的 小 的 模 拟 影 响 4 www.tektronix.com.cn/memory

DDR 存 储 器 电 气 特 性 验 证 图 7. 使 用 窗 口 触 发 来 确 定 DQS 的 写 入 前 置 码 图 8. 使 用 高 级 的 搜 索 & 标 注 来 确 定 所 有 的 写 入 数 据 信 号 捕 获 一 旦 信 号 线 已 成 功 连 接 好, 下 一 步 是 分 离 存 储 器 总 线 中 感 兴 趣 的 事 件 总 线 如 果 执 行 JEDEC 的 一 致 性 测 试, 你 可 能 需 要 对 数 据 流 中 需 要 确 认 的 部 分 进 行 特 定 的 测 试, 如 读 取 或 写 入 数 据 为 了 调 试, 可 能 有 必 要 进 一 步 捕 获 某 些 特 定 的 事 件, 或 分 离 某 些 特 定 数 据 码 型, 进 行 信 号 完 整 性 问 题 分 析, 如 数 据 相 关 抖 动 定 时 或 噪 声 问 题 有 一 些 方 法 可 以 用 来 识 别 和 分 离 读 / 写 数 据, 或 其 它 总 线 其 中 一 个 最 简 单 的 方 法 是 使 用 DQS ( 数 据 选 通 信 号 ) 来 确 定 读 或 写 数 据 的 开 始 例 如,DDR3 写 入 的 开 始,DQS 是 高 电 平, 或 在 读 取 的 开 始,DQS 是 低 电 平 示 波 器 的 硬 件 触 发 功 能 可 以 触 发 这 个 数 据 的 前 置 码, 并 保 证 被 采 集 波 形 的 开 始 是 只 读 或 写 图 7 显 示 了 读 取 和 写 入 数 据, 触 发 点 在 屏 幕 中 间 是 写 数 据 使 用 搜 索 & 标 记 来 确 定 读 取 & 写 入 在 DPO/DSA70000 示 波 器 和 MSO70000 中 的 另 一 个 软 件 工 具 名 为 高 级 搜 索 和 标 记 功 能 ( 选 件 ASM) ASM 可 以 通 过 扫 描 整 个 采 集 的 波 形 数 据, 根 据 用 户 设 置 的 条 件 进 行 搜 索 这 些 用 户 定 义 的 条 件 是 DDR 读 / 写 识 别 ; ASM 会 在 采 集 的 波 形 中 找 到 所 有 的 读 或 写 数 据 和 在 屏 幕 中 用 可 见 的 标 记 标 出 每 一 个 数 据 除 了 使 用 这 些 标 记 进 行 视 觉 分 析, 示 波 器 可 以 使 用 这 些 标 记 确 定 对 DDR 指 标 测 量, 因 此 这 些 测 量 仅 发 生 在 数 据 流 的 特 定 部 分 在 DDR 测 试 中, 在 ASM 的 搜 索 算 法 利 用 读 和 写 数 据 的 相 位 关 系 是 不 同 的 ; DQ 和 DQS 同 相 位 为 读 阶 段,; DQ 和 DQS 的 相 位 为 90 度 为 写 在 图 8 中, 在 波 形 的 上 面 使 用 粉 红 色 三 角 符 号 来 标 记 出 所 有 的 写 数 据, 并 在 图 8 中 用 放 大 图 显 示 一 个 写 数 据 www.tektronix.com.cn/memory 5

应 用 文 章 命 令 S0# RSA# CAS# WE# ( 芯 片 选 择 ) ( 行 地 址 选 择 ) ( 列 地 址 选 择 ) ( 写 入 使 能 ) 模 式 寄 存 器 0 0 0 0 刷 新 0 0 0 1 预 充 电 0 0 1 0 激 活 行 0 0 1 1 写 入 列 0 1 0 0 读 取 列 0 1 0 1 无 操 作 0 1 1 1 取 消 选 择 1 x x x 表 2. SDRAM( 同 步 动 态 随 机 存 取 存 储 器 ) 命 令 总 线 触 发 高 性 能 混 合 信 号 示 波 器 提 供 了 许 多 选 件, 利 用 命 令 状 态 和 存 储 总 线 控 制 线 完 成 对 信 号 的 捕 获 SDRAM(( 同 步 动 态 随 机 存 取 存 储 器 ) 存 储 器 命 令 被 同 步 到 存 储 器 时 钟 的 上 升 沿 (CK) 四 个 命 令 信 号 分 别 是 芯 片 选 择 (S0# 或 CS#) 行 地 址 选 择 (RAS#), 列 地 址 选 择 (CAS #) 和 写 使 能 (WE #) 那 个 # 符 号 表 示 这 些 都 是 低 电 平 信 号 有 效 ( 见 表 2) 存 储 器 的 命 令 验 证 需 要 MSO( 混 合 信 号 示 波 器 ) 采 集 适 当 的 数 据 (DQ) 和 数 据 选 通 信 号 (DQS), 还 要 去 探 测 5 个 信 号,CK# S0# RAS# CAS# 和 WE# 在 MSO ( 混 合 信 号 示 波 器 ) 的 数 字 通 道 菜 单 可 以 同 时 把 5 个 命 令 信 号 (CK S0# RAS# CAS# 和 WE#) 分 配 给 探 测 通 道 图 9. DDR 符 号 文 件 实 例 激 活 行 命 令 是 写 入 或 读 取 命 令 序 列 中 的 第 一 个 命 令 为 了 在 MSO 中 触 发 激 活 行 命 令, 需 要 设 置 MSO 命 令 组 等 于 0011(S0 # = 0 RAS # = 0 CAS#= 1 和 WE # = 1) 就 触 发, 见 表 2 所 示 处 理 像 0011 的 二 进 制 数 值, 可 能 容 易 出 错 MSO 可 以 处 理 多 种 格 式 的 数 据 : 二 进 制 十 六 进 制 和 符 号 型 当 一 组 信 号 定 义 了 一 个 逻 辑 状 态 ( 如 SDRAM 的 命 令 组 ) 时, 需 要 使 用 码 型 符 号 文 件 基 于 SDRAM 的 命 令 表, 如 表 2 所 示, 使 用 微 软 的 记 事 本 (Notepad) 打 开 泰 克 符 号 文 件 (.tfs),( 见 图 9) 6 www.tektronix.com.cn/memory

DDR 存 储 器 电 气 特 性 验 证 当 设 置 MSO 激 活 命 令 触 发,MSO 会 使 用 码 型 符 号 ( 参 见 图 10) 在 MSO 总 线 触 发 菜 单 上 使 用 码 型 符 号, 总 线 的 进 制 被 更 改 为 符 号 型 执 行 JEDEC- 一 致 性 测 试 图 10. MSO70000 DDR 命 令 符 号 触 发 菜 单 如 前 所 述,JEDEC 规 范 为 存 储 器 技 术 的 一 致 性 测 试 制 定 了 具 体 的 测 试 技 术 这 些 测 试 包 括 参 数 : 如 时 钟 抖 动 建 立 和 保 持 时 间 过 渡 电 压 信 号 过 冲 和 下 冲 斜 率 和 其 它 电 信 号 质 量 测 试 这 些 指 定 的 测 试 项 目 不 仅 很 多, 而 且 使 用 通 用 的 测 试 工 具, 测 试 非 常 复 杂 下 面 是 测 量 参 考 电 平 的 一 个 例 子, 当 进 行 定 时 测 量,JEDEC 指 定 某 些 电 压 参 考 电 平 图 12 的 图 表 中 显 示 了 用 于 数 据 信 号 的 定 时 测 量 Vih 和 Vil 电 平 ( 包 括 AC 和 DC) 注 意 上 升 和 下 降 沿 定 义 的 电 平 是 有 所 不 同 图 11. MSO70000 DDR3 命 令 总 线 解 码 图 12. 测 量 参 考 电 平 www.tektronix.com.cn/memory 7

应 用 文 章 JEDEC 标 准 号.79-3C 第 176 页 13 电 特 性 和 AC 定 时 ( 连 续 的 ) 13.3 地 址 / 命 令 建 立 保 持 ( 连 续 的 ) 注 释 : 时 钟 和 选 通 在 不 同 的 时 间 刻 度 图 14. DDRA 设 置 界 面 - 步 骤 1 DDR 分 析 软 件 泰 克 实 时 示 波 器 中 的 选 件 DDRA(DPO 的 泰 克 实 时 示 波 器 / DSA70000 系 列,MSO70000 系 列,DPO7000 系 列 ) 是 一 个 软 件 工 具, 用 于 DDR 设 备 测 试 设 置 和 自 动 化 测 试 DDRA 提 供 的 广 大 测 量 设 置 所 有 都 符 合 JEDEC 的 规 范, 但 对 于 非 标 准 设 备 或 系 统 工 程, 用 户 也 可 以 选 择 自 定 义 多 个 设 置 完 成 测 量 任 务 目 前 此 软 件 选 件 支 持 六 种 不 同 的 DDR 技 术 ;DDR DDR2 DDR3;LPDDR LPDDR2 和 GDDR3 斜 率 ( 下 降 信 号 ) 斜 率 ( 上 升 信 号 ) 图 110 显 示 标 称 斜 率 和 建 立 时 间 tds(dq 相 对 于 strobe) 和 tis(add/cmd 相 对 于 时 钟 ) 的 tvac 图 13. 斜 率 测 量 - 标 称 的 DDR3 方 法 另 一 个 例 子 是 斜 率 的 测 量 在 数 据 选 通 信 号 控 制 信 号 上 必 须 测 量 斜 率, 然 后 斜 率 用 于 计 算 调 整, 如 建 立 和 保 持 定 时 测 量 通 过 / 失 败 的 极 限 测 试 然 而, 如 何 进 行 斜 率 测 量 的 细 节 是 取 决 于 被 测 信 号 参 见 图 13: 用 于 测 量 一 套 方 法 称 为 ' 标 称 ' 方 法, 而 不 同 的 被 测 信 号 必 须 有 不 同 的 方 法 由 于 JEDEC 指 定 测 量 方 法 参 考 电 平 合 格 / 不 合 格 极 限 测 试 等 的 复 杂 性, 可 以 有 一 个 非 常 有 价 值 的 应 用 程 序 对 DDR 测 试 制 定 测 量 工 具 使 用 这 样 的 实 用 工 具, 确 保 您 的 测 量 正 确 配 置 和 消 除 许 多 时 间 的 设 置 选 件 DDRA 连 同 另 外 泰 克 示 波 器 上 的 另 外 两 个 软 件 一 起 使 用, 高 级 搜 索 & 标 记 ( 选 件 ASM, 上 面 已 描 述 ) 和 DPOJET 抖 动 和 眼 图 分 析 工 具 这 三 个 工 具 结 合 在 一 起 使 用, 建 立 了 一 个 强 大 灵 活 且 易 使 用 的 DDR 测 试 和 调 试 套 件 DDRA 菜 单 界 面 有 五 个 步 骤, 这 五 个 步 骤 通 过 选 择 过 程 引 导 用 户 步 骤 界 面 图 如 图 14 所 示 在 这 里, 用 户 选 择 DDR 类 型 进 行 测 试 (DDR,DDR2 等 ) 和 存 储 器 的 速 度 等 级 这 个 例 子 中, 下 拉 选 择 框 显 示 了 覆 盖 所 有 的 DDR 标 准 测 试, 也 可 以 对 速 率 达 到 1600MT/s 的 DDR3 进 行 测 试 除 了 缺 省 选 择, 用 户 可 以 输 入 用 户 自 定 义 速 度 设 置, 使 得 软 件 容 易 适 应 未 来 技 术 发 展 一 旦 DDR 类 型 和 数 据 速 率 被 选 中,DDRA 自 动 配 置 用 于 测 量 正 确 电 压 参 考 这 里 会 再 次 出 现 用 户 定 义 设 置, 允 许 用 户 不 用 JEDEC 的 默 认 值 和 输 入 用 户 自 定 义 的 Vdd 和 Vref 值 ( 如 果 需 要 的 话 ) 8 www.tektronix.com.cn/memory

DDR 存 储 器 电 气 特 性 验 证 图 15. DDRA 设 置 界 面 - 步 骤 2( 测 量 选 择 ) 第 2 步 允 许 用 户 选 择 执 行 哪 个 测 量 可 用 的 测 量 通 过 下 拉 菜 单 选 择, 这 些 选 项 根 据 信 号 和 探 测 连 接 例 如, 时 钟 的 测 量 都 归 入 一 个 时 钟 下 拉 菜 单 中 读 测 量 写 测 量 和 地 址 / 命 令 测 量 都 被 分 到 各 自 的 下 拉 菜 单, 使 所 有 需 要 特 定 探 测 设 置 的 测 量 可 以 很 容 易 选 择 单 一 测 试 运 行 在 DDRA 菜 单 界 面 的 其 余 步 骤 3 4 和 5 引 导 你 如 何 对 所 需 的 信 号 进 行 探 测, 并 提 供 自 定 义 或 调 整 参 数 的 设 置 ( 如 测 量 参 考 电 平 ) 一 旦 设 置 完 成, 用 户 选 择 运 行 <Run>( 或 单 次 <Single>), 示 波 器 将 采 集 感 兴 趣 的 信 号, 识 别 和 标 记 数 据 突 发 ( 如 果 需 要 的 话 ) 使 用 默 认 的 记 录 长 度, 示 波 器 通 常 会 采 集 大 约 1000UI 时 间 间 隔, 对 采 集 波 形 的 所 有 的 有 效 边 缘 进 行 测 量 当 测 量 数 据, 软 件 会 自 动 生 成 眼 图,DQ 和 DQS 重 叠 显 示 在 DDRA 结 果 面 板 显 示 所 有 测 量 结 果 的 统 计 值 指 标 极 限 值 合 格 / 不 合 格 结 果 和 其 它 数 据 如 果 需 要 的 话, 可 以 生 成 打 印 报 告, 也 可 以 选 择 保 存 波 形 数 据 进 行 测 量 图 16. DDRA 结 果 界 面 - 显 示 了 两 个 结 果 图 失 效 分 析 和 调 试 由 于 捕 获 波 形 数 据 都 可 以 用 于 后 面 的 测 量 结 果, 许 多 可 供 选 择 对 用 户 是 非 常 有 用 的, 如 果 一 个 测 试 不 符 合 该 规 范 的 指 标, 有 可 能 查 明 故 障 发 生 波 形 的 确 切 位 置, 然 后 在 放 大 感 兴 趣 的 地 方, 分 析 具 体 细 节 和 故 障 时 间 的 信 号 特 征 在 该 软 件 的 一 些 工 具 可 以 很 容 易 地 分 析 捕 获 的 数 据 和 找 到 感 兴 趣 的 波 形 位 置 例 如, 如 图 16 所 示 的 直 方 图, 可 以 应 用 于 任 何 感 兴 趣 的 测 量, 显 示 最 坏 情 况 的 测 量 值 ( 在 此 例 已 应 用 到 设 置 测 量 ) 也 可 以 用 几 个 其 它 类 型 的 图 如 光 标 同 步 工 具 可 以 很 容 易 地 联 系 图 中 其 对 应 的 事 件 在 原 来 的 波 形 记 录 的 任 何 数 据 点, 并 使 对 不 同 的 数 据 显 示 变 得 十 分 简 单, 进 行 深 入 分 析 www.tektronix.com.cn/memory 9

应 用 文 章 图 18. DDR3 DQS 和 时 钟 线 的 时 间 偏 差 ( 来 源 :JEDEC DDR3 SDRAM 标 准,JESD79-3C) 图 17. DDR3 写 操 作 验 证 命 令 和 协 议 操 作 SDRAM 写 操 作 的 协 议 顺 序 的 开 头 是 激 活 命 令, 后 面 跟 着 一 条 或 多 条 写 命 令 带 有 行 和 组 地 址 的 激 活 命 令 会 在 特 定 组 中 打 开 特 定 行, 进 行 写 入 和 读 取 带 有 列 和 组 地 址 的 写 入 命 令 会 在 特 定 组 中 打 开 的 行 内 打 开 特 定 列, 以 进 行 写 入 对 访 问 没 有 打 开 的 组 的 写 入 命 令, 将 发 生 协 议 错 误 在 写 入 命 令 后, 存 储 器 在 规 定 的 存 储 器 周 期 中, 存 储 器 控 制 器 会 对 其 写 入 数 据 在 打 开 的 行 完 成 写 入, 要 访 问 其 它 行 时, 必 需 使 用 预 充 电 命 令 关 闭 行 最 简 单 的 DDR2 SDRAM 的 命 令 协 议 顺 序 是 激 活 写 入 和 预 充 电 连 续 的 写 入 到 写 入 顺 序 是 : 激 活 多 次 写 入 和 预 充 电 写 入 到 读 取 顺 序 是 激 活 写 入 读 取 和 预 充 电 在 打 开 的 行 上, 可 以 采 用 任 何 写 入 和 读 取 顺 序 如 果 存 储 器 控 制 器 在 一 个 行 中 发 送 了 两 条 写 命 令, 而 在 这 两 条 写 命 令 之 间 没 有 deselect 命 令, 那 么 会 发 生 DDR2 DRAM 协 议 错 误 DDR2 DRAM 将 读 取 存 储 器 控 制 器 选 通 的 数 据, 来 对 写 命 令 作 出 响 应 另 一 个 关 键 DDR2 DRAM 指 标 是 发 送 预 充 电 命 令 后, 发 送 激 活 命 令 打 开 一 行 之 前 的 最 小 trp 时 间 通 过 设 置 MSO 预 充 电 命 令 触 发, 测 量 同 一 组 中 预 充 电 命 令 和 激 活 命 令 之 间 的 trp, 就 可 以 简 便 地 完 成 这 一 操 作 这 些 协 议 和 定 时 验 证 技 术 同 样 也 适 用 于 DDR3 存 储 器 的 读 / 写 操 作 不 过 请 注 意 在 规 范 里 DDR3 多 个 紧 接 的 写 操 作 当 正 在 分 析 总 线 利 用 率, 如 果 不 采 取 匹 配 选 通 信 号 的 终 端 逻 辑, 当 执 行 隔 离 连 续 选 通 的 写 入 数 据, 可 能 引 起 写 周 期 合 并 成 两 个 紧 凑 的 写 除 了 验 证 完 成 读 或 写 周 期 操 作, 其 它 重 要 的 验 证 包 括 : 基 本 功 能 测 试 在 模 型 系 统 初 始 化 的 时 钟 快 速 检 查, 复 位 和 PLL 线 有 助 于 查 明 任 何 可 能 的 关 键 问 题, 这 些 问 题 影 响 到 其 它 子 系 统 当 从 点 到 点 地 检 查 关 键 信 号 时, 手 持 探 头 是 非 常 有 用 的 电 源 管 理 及 其 它 特 殊 操 作 模 式 由 于 总 线 进 入 和 退 出, 电 源 状 态 的 某 些 线 可 能 会 变 为 无 效 或 打 开 要 认 真 注 意 这 些 其 它 的 状 态 带 来 的 系 统 互 操 作 性 的 复 杂 性 在 低 功 耗 DDR2(LPDDR2), 例 如, 器 件 引 入 了 先 进 的 电 源 管 理 技 术, 如 局 部 阵 列 自 刷 新, 只 允 许 必 要 的 存 储 器 阵 列 进 行 工 作, 从 而 提 高 其 效 率 和 降 低 功 率 消 耗 10 www.tektronix.com.cn/memory

DDR 存 储 器 电 气 特 性 验 证 数 字 通 道 模 拟 通 道 图 20. icapture 结 构 模 拟 多 路 开 关 数 字 2.5GHz 模 拟 全 带 宽 模 拟 DQ/DQS 余 量 图 19. DQS0 - DQS7 相 对 时 钟 的 时 滞 ( 在 写 操 作 ) 正 如 前 面 提 到 的 许 多 JEDEC 概 况 了 符 合 标 准 的 测 量 要 求 硅 和 元 件 设 计 人 员 正 在 寻 找 不 需 要 对 基 本 参 数 测 试 评 估 就 可 以 理 解 和 描 述 进 程 电 压 和 温 度 范 围 的 设 计 例 如 : 更 改 Vref 或 Vdd 线 和 监 测 数 据 (DQ) 和 选 通 信 号 (DQS) 的 抗 噪 性 和 灵 敏 度, 就 可 以 使 得 设 备 工 作 条 件 更 为 广 泛 数 字 和 模 拟 联 合 观 测 如 前 所 述, 有 很 多 方 法 去 探 测 DDR 信 号, 从 转 接 内 插 板 至 到 焊 接 探 头 的 前 端 首 先 需 要 监 测 多 路 数 字 信 号, 然 后 发 现 信 号 完 整 性 问 题, 再 增 加 一 个 探 头 查 看 其 模 拟 信 号 的 波 形, 这 就 是 所 谓 的 双 探 测, 这 是 一 个 常 见 的 调 试 方 法 这 种 探 测 方 法, 会 影 响 被 测 信 号 的 阻 抗, 同 时 使 用 两 个 探 头 将 会 增 加 信 号 的 负 载 效 应, 使 信 号 的 上 升 时 间 和 下 降 时 间 幅 度 和 噪 声 性 能 变 差 图 21. icapture 显 示 了 芯 片 选 择 线 的 模 拟 和 数 字 联 合 观 测 MSO70000 的 icapture 功 能 让 你 看 到 时 间 相 关 的 数 字 和 模 拟 信 号, 没 有 双 探 头 探 测 的 额 外 负 载 电 容 和 建 立 时 间 在 16 个 数 字 通 道, 任 何 数 字 通 道 的 信 号 可 以 被 切 换 到 示 波 器 的 模 拟 信 号 采 集 观 测, 从 而 提 供 一 个 时 域 相 关 的 数 字 和 模 拟 信 号 同 时 观 测 图 21 显 示 了 验 证 GDDR5 的 设 计 中 片 选 线 的 一 个 简 单 例 子 在 采 集 数 字 信 号 时, 这 可 以 帮 助 确 保 正 确 的 逻 辑 门 限 电 平, 或 验 证 信 号 完 整 性 更 准 确 读 / 写 电 平 如 果 只 是 数 据 传 输 速 率 的 变 化, 源 同 步 总 线 带 宽 的 增 加 可 能 比 较 困 难 然 而 通 过 创 新 的 物 理 层 设 计 技 术 可 以 达 到 提 高 带 宽 DDR3 支 持 飞 行 拓 扑 结 构, 在 拓 扑 结 构 中, 信 号 从 存 储 器 控 制 器 按 顺 序 方 式 达 到 每 一 个 存 储 器 元 件, 从 而 减 少 负 载 和 改 善 信 号 完 整 性 由 于 每 个 存 储 器 元 件 之 间 的 延 迟, 存 储 器 控 制 器 需 要 执 行 延 迟 校 准, 重 新 调 整 时 钟 (CK) 与 每 个 组 件 数 据 选 通 (DQS) 的 延 迟 确 保 做 到 这 个 操 作 功 能 正 确, 可 以 减 少 时 钟 和 选 通 信 号 之 间 的 飞 行 时 差, 从 而 给 存 储 器 系 统 提 供 更 多 的 余 量 www.tektronix.com.cn/memory 11

总 结 在 本 应 用 文 章 中, 我 们 已 经 描 述 了 与 DDR 相 关 的 许 多 测 试 挑 战, 并 提 出 了 验 证 和 调 试 存 储 器 设 计 的 工 具 关 于 DDR 测 试 的 更 多 细 节, 请 访 问 JEDEC 的 网 站 http://www.jedec.org/ 或 http://www.memforum.org/index.asp 在 这 里 您 可 以 找 到 详 细 的 DDR 规 范 白 皮 书, 和 其 它 辅 助 材 料 其 它 关 于 DDR 测 试 的 信 息 可 以 登 陆 www.tektronix.com.cn/memory 本 网 站 包 括 许 多 应 用 文 章 网 络 研 讨 会 和 推 荐 的 测 试 仪 器 泰 克 科 技 ( 中 国 ) 有 限 公 司 上 海 市 浦 东 新 区 川 桥 路 1227 号 邮 编 :201206 电 话 :(86 21) 5031 2000 传 真 :(86 21) 5899 3156 泰 克 北 京 办 事 处 北 京 市 海 淀 区 花 园 路 4 号 通 恒 大 厦 1 楼 101 室 邮 编 :100088 电 话 :(86 10) 6235 1210/1230 传 真 :(86 10) 6235 1236 泰 克 上 海 办 事 处 上 海 市 静 安 区 延 安 中 路 841 号 东 方 海 外 大 厦 18 楼 1802-06 室 邮 编 :200040 电 话 :(86 21) 6289 6908 传 真 :(86 21) 6289 7267 泰 克 深 圳 办 事 处 深 圳 市 罗 湖 区 深 南 东 路 5002 号 信 兴 广 场 地 王 商 业 大 厦 G1-02 室 邮 编 :518008 电 话 :(86 755) 8246 0909 传 真 :(86 755) 8246 1539 泰 克 成 都 办 事 处 成 都 市 人 民 南 路 一 段 86 号 城 市 之 心 23 层 D-F 座 邮 编 :610016 电 话 :(86 28) 8620 3028 传 真 :(86 28) 8620 3038 泰 克 西 安 办 事 处 西 安 市 东 大 街 西 安 凯 悦 ( 阿 房 宫 ) 饭 店 345 室 邮 编 :710001 电 话 :(86 29) 8723 1794 传 真 :(86 29) 8721 8549 泰 克 武 汉 办 事 处 武 汉 市 汉 口 建 设 大 道 518 号 招 银 大 厦 1611 室 邮 编 :430022 电 话 :(86 27) 8781 2760/2831 泰 克 香 港 办 事 处 香 港 铜 锣 湾 希 慎 道 33 号 利 园 3501 室 电 话 :(852) 2585 6688 传 真 :(852) 2598 6260 更 详 尽 信 息 泰 克 公 司 备 有 内 容 丰 富 并 不 断 予 以 充 实 的 应 用 文 章 技 术 简 介 和 其 他 资 料, 以 帮 助 那 些 从 事 前 沿 技 术 研 究 的 工 程 师 们 请 访 问 www.tektronix.com.cn 版 权 2009 泰 克 公 司 保 留 所 有 权 利 泰 克 公 司 的 产 品 受 美 国 和 国 外 专 利 权 保 护, 包 括 已 发 布 和 尚 未 发 布 的 产 品 以 往 出 版 的 相 关 资 料 信 息 由 本 出 版 物 所 代 替 泰 克 公 司 保 留 更 改 产 品 规 格 和 定 价 的 权 利 TEKTRONIX 和 TEK 是 泰 克 有 限 公 司 的 注 册 商 标 所 有 其 他 相 关 商 标 名 称 是 各 自 公 司 的 服 务 商 标 或 注 册 商 标 09/09 EA/POD 55C-23432-0