搜索案例分享之DDR3不能運行到額定頻率
2017-10-15 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
高速先生前面零零散散的寫了一些DDR3系列的文章,雖然有小部分的案例說到了問題點,但那只是為了引出主題而寫,而且只是點到為止,既然是案例,就要把問題的來龍去脈描述清楚,這個案例的問題是這樣的:
某客戶有一個板子需要新增一部分功能,想將原來的小板改為大板,但出于成本考慮,又將原來的8層板改為了6層板,板子做出來后在實際測試時DDR3只能降頻到400MHz才能穩定工作,而之前的8層板可以穩定工作在533MHz,這兩版的電源供給情況基本一致,主控及DDR3芯片的型號和批次也是一致的。客戶也是比較有經驗的,做過多種嘗試如調整驅動及ODT等都沒有改善,后來就找到了我們。
原因分析:大家都知道,一般DDR3運行不到額定的頻率最直接的影響因素就是時序,時序裕量太小或不足都會導致系統工作不穩定或根本就運行不上去。而影響DDR3時序的因素主要有以下幾點:電源噪聲、串擾、等長匹配、信號質量等。只要上面幾大點沒出什么問題,DDR3出問題的幾率也會相對少很多(前提是硬件原理和軟件配置沒問題)。下面我們就針對各種因素來各個擊破,這種時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,無其他容值的電容,適當增加幾個大容值電容在低頻的時候效果更好,但測試電源噪聲只有20mV左右,量級比較小,所以電源噪聲的影響可以初步排除。
串擾問題:數據信號間距10.55mil,地址信號10mil;信號之間的間距為2H(W),線路中心距離為3H(W),若空間允許,間距可以適當加大。
信號與旁邊的電源地網絡不能太近,需要避免(小問題)
由于是3、4層內層走線,但從疊層看3、4層之間的間距已足夠大,串擾問題影響比較小。
信號質量問題:此板DDR3地址、命令信號用了外部的上拉電阻,另外客戶也已經調整過芯片驅動及ODT功能,所以信號質量問題也不大。
等長匹配問題:
1、主控芯片是否有write and read leveling(讀寫平衡)。經查此主控芯片為國內芯片廠家研發的,一般國產芯片需要格外注意,由于讀寫平衡功能需要購買額外的IP,而注重成本的國產芯片為了降低成本,結果就可想而知了,具備此功能的芯片就相對的比較少了。那沒有了這個功能,我們的DDR3通常就按照DDR2的約束規則來布線(就事論事,沒有貶低國產芯片的意思,事實上我們都要支持國產哈,支持國產,從你我做起,希望國貨越來越強!)。
2、重點關注數據組與時鐘(地址)的等長匹配。
正常工作的板子走線長度如下所示,地址與時鐘的長度相差200mil內:
有欠缺的板子走線長度如下所示。
?數據組內做了嚴格等長,地址、控制、時鐘也做了等長,但數據與時鐘相差較大,如下所示。
?地址信號平均總長度2000mil減掉一個分支長度400mil,大致可以知道主控到其中一個顆粒的長度在1600mil,而數據信號最短的長度才550mil,之間相差比較大,超過了1000mil。
這也是前后兩版差異最大的地方,由于主控芯片沒有讀寫平衡功能,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有過多的去繞線,而系統不能自動調整數據與時鐘的偏差,最終導致時序裕量不夠,這應該就是DDR3運行不到額定頻率的主要原因。
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轉自:一博科技高速先生 作者:周偉
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