【導(dǎo)讀】高速先生前面零零散散的寫(xiě)了一些DDR3系列的文章,雖然有小部分的案例說(shuō)到了問(wèn)題點(diǎn),但那只是為了引出主題而寫(xiě),而且只是點(diǎn)到為止,既然是案例,就要把問(wèn)題的來(lái)龍去脈描述清楚,這個(gè)案例的問(wèn)題是這樣的:
某客戶有一個(gè)板子需要新增一部分功能,想將原來(lái)的小板改為大板,但出于成本考慮,又將原來(lái)的8層板改為了6層板,板子做出來(lái)后在實(shí)際測(cè)試時(shí)DDR3只能降頻到400MHz才能穩(wěn)定工作,而之前的8層板可以穩(wěn)定工作在533MHz,這兩版的電源供給情況基本一致,主控及DDR3芯片的型號(hào)和批次也是一致的??蛻粢彩潜容^有經(jīng)驗(yàn)的,做過(guò)多種嘗試如調(diào)整驅(qū)動(dòng)及ODT等都沒(méi)有改善,后來(lái)就找到了我們。
原因分析:大家都知道,一般DDR3運(yùn)行不到額定的頻率最直接的影響因素就是時(shí)序,時(shí)序裕量太小或不足都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定或根本就運(yùn)行不上去。而影響DDR3時(shí)序的因素主要有以下幾點(diǎn):電源噪聲、串?dāng)_、等長(zhǎng)匹配、信號(hào)質(zhì)量等。只要上面幾大點(diǎn)沒(méi)出什么問(wèn)題,DDR3出問(wèn)題的幾率也會(huì)相對(duì)少很多(前提是硬件原理和軟件配置沒(méi)問(wèn)題)。下面我們就針對(duì)各種因素來(lái)各個(gè)擊破,這種時(shí)候用排除法是比較好的。
電源噪聲:電容分布基本上是0.1uF的電容,無(wú)其他容值的電容,適當(dāng)增加幾個(gè)大容值電容在低頻的時(shí)候效果更好,但測(cè)試電源噪聲只有20mV左右,量級(jí)比較小,所以電源噪聲的影響可以初步排除。
串?dāng)_問(wèn)題:數(shù)據(jù)信號(hào)間距10.55mil,地址信號(hào)10mil;信號(hào)之間的間距為2H(W),線路中心距離為3H(W),若空間允許,間距可以適當(dāng)加大。
信號(hào)與旁邊的電源地網(wǎng)絡(luò)不能太近,需要避免(小問(wèn)題)
由于是3、4層內(nèi)層走線,但從疊層看3、4層之間的間距已足夠大,串?dāng)_問(wèn)題影響比較小。
信號(hào)質(zhì)量問(wèn)題:此板DDR3地址、命令信號(hào)用了外部的上拉電阻,另外客戶也已經(jīng)調(diào)整過(guò)芯片驅(qū)動(dòng)及ODT功能,所以信號(hào)質(zhì)量問(wèn)題也不大。
等長(zhǎng)匹配問(wèn)題:
1、主控芯片是否有write and read leveling(讀寫(xiě)平衡)。經(jīng)查此主控芯片為國(guó)內(nèi)芯片廠家研發(fā)的,一般國(guó)產(chǎn)芯片需要格外注意,由于讀寫(xiě)平衡功能需要購(gòu)買(mǎi)額外的IP,而注重成本的國(guó)產(chǎn)芯片為了降低成本,結(jié)果就可想而知了,具備此功能的芯片就相對(duì)的比較少了。那沒(méi)有了這個(gè)功能,我們的DDR3通常就按照DDR2的約束規(guī)則來(lái)布線(就事論事,沒(méi)有貶低國(guó)產(chǎn)芯片的意思,事實(shí)上我們都要支持國(guó)產(chǎn)哈,支持國(guó)產(chǎn),從你我做起,希望國(guó)貨越來(lái)越強(qiáng)!)。
2、重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)組與時(shí)鐘(地址)的等長(zhǎng)匹配。
正常工作的板子走線長(zhǎng)度如下所示,地址與時(shí)鐘的長(zhǎng)度相差200mil內(nèi):
有欠缺的板子走線長(zhǎng)度如下所示。
•數(shù)據(jù)組內(nèi)做了嚴(yán)格等長(zhǎng),地址、控制、時(shí)鐘也做了等長(zhǎng),但數(shù)據(jù)與時(shí)鐘相差較大,如下所示。
•地址信號(hào)平均總長(zhǎng)度2000mil減掉一個(gè)分支長(zhǎng)度400mil,大致可以知道主控到其中一個(gè)顆粒的長(zhǎng)度在1600mil,而數(shù)據(jù)信號(hào)最短的長(zhǎng)度才550mil,之間相差比較大,超過(guò)了1000mil。
這也是前后兩版差異最大的地方,由于主控芯片沒(méi)有讀寫(xiě)平衡功能,再加上由之前的8層板改成了6層板,布線空間的減少就使得我們的工程師沒(méi)有過(guò)多的去繞線,而系統(tǒng)不能自動(dòng)調(diào)整數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的偏差,最終導(dǎo)致時(shí)序裕量不夠,這應(yīng)該就是DDR3運(yùn)行不到額定頻率的主要原因。