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文檔簡介
1、一步步實(shí)現(xiàn)DDR布線在近幾年的硬件產(chǎn)品開發(fā)中,作者總結(jié)出了一套DDR布線方法,具有高度的可行性,于是作者再次編寫一份這樣的文章,除了講述DDR布線規(guī)則,還想講述一下布線過程,采用作者的布線過程可以少走很多彎路。本文即將講到的所有方法,無線時代(Beamsky)都經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)。DDR布線通常是一款硬件產(chǎn)品設(shè)計中的一個重要的環(huán)節(jié),也正是因?yàn)槠渲匾?,網(wǎng)絡(luò)上也有大把的人在探討DDR布線規(guī)則,有很多同行故弄玄虛,把DDR布線說得很難,我在這里要反其道而行之,講一講DDR布線最簡規(guī)則與過程。如果不是特別說明,每個步驟中的方法同時適用于DDR1,DDR2和DDR3。PCB設(shè)計軟件以Cadence Allg
2、ro 16.3為例。第一步,確定拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)(僅在多片DDR芯片時有用)首先要確定DDR的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu),一句話,DDR1/2采用星形結(jié)構(gòu),DDR3采用菊花鏈結(jié)構(gòu)。拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)只影響地址線的走線方式,不影響數(shù)據(jù)線。以下是示意圖。星形拓補(bǔ)就是地址線走到兩片DDR中間再向兩片DDR分別走線,菊花鏈就是用地址線把兩片DDR“串起來”,就像羊肉串,每個DDR都是羊肉串上的一塊肉,哈哈,開個玩笑。第二步,元器件擺放確定了DDR的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu),就可以進(jìn)行元器件的擺放,有以下幾個原則需要遵守:原則一,考慮拓補(bǔ)結(jié)構(gòu),仔細(xì)查看CPU地址線的位置,使得地址線有利于相應(yīng)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)原則二,地址線上的匹配電阻靠近CPU原則三,數(shù)據(jù)線上的
3、匹配電阻靠近DDR原則四,將DDR芯片擺放并旋轉(zhuǎn),使得DDR數(shù)據(jù)線盡量短,也就是,DDR芯片的數(shù)據(jù)引腳靠近CPU原則五,如果有VTT端接電阻,將其擺放在地址線可以走到的最遠(yuǎn)的位置。一般來說,DDR2不需要VTT端接電阻,只有少數(shù)CPU需要;DDR3都需要VTT端接電阻。原則六,DDR芯片的去耦電容放在靠近DDR芯片相應(yīng)的引腳以下是DDR2的元器件擺放示意圖(未包括去耦電容),可以很容易看出,地址線可以走到兩顆芯片中間然后向兩邊分,很容易實(shí)現(xiàn)星形拓補(bǔ),同時,數(shù)據(jù)線會很短。以下是帶有VTT端接電阻的DDR2元器件擺放示意圖,在這個例子中,沒有串聯(lián)匹配電阻,VTT端接電阻擺放在了地址線可以到達(dá)的最遠(yuǎn)
4、距離。以下是DDR3元器件擺放示意圖,請注意,這里使用的CPU支持雙通道DDR3,所以看到有四片(參考設(shè)計是8片)DDR3,其實(shí)是每兩個組成一個通道,地址線沿著圖中綠色的走線傳遞,實(shí)現(xiàn)了菊花鏈拓補(bǔ)。地址線上的VTT端接電阻擺放在了地址線可以到達(dá)的最遠(yuǎn)的地方。同樣地,數(shù)據(jù)線上的端接電阻也放置在了靠近DDR3芯片的位置,數(shù)據(jù)線到達(dá)CPU的距離很短。同時,可以看到,去耦電容放置在了很靠近DDR3相應(yīng)電源引腳的地方。第三步,設(shè)置串聯(lián)匹配電阻的仿真模型擺放完元器件,建議設(shè)置串聯(lián)匹配電阻的仿真模型,這樣對于后續(xù)的布線規(guī)則的設(shè)置是有好處的。點(diǎn)擊AnalyzeàSI/EMI SimàMod
5、el Assignment,如下圖。然后會出來Model Assignment的界面,如下圖然后點(diǎn)擊需要設(shè)置模型的器件,通常就是串聯(lián)匹配電阻,分配或創(chuàng)建合適的仿真的模型,如果不知道如何創(chuàng)建,請在互聯(lián)網(wǎng)上搜索或發(fā)郵件給無線時代(Beamsky)。分配好仿真模型之后的網(wǎng)絡(luò),使用Show Element命令,可以看到相關(guān)的XNET屬性,如下圖。第四步,設(shè)置線寬與線距1. DDR走線線寬與阻抗控制密切相關(guān),經(jīng)??梢钥吹胶芏嗤凶鲎杩箍刂啤τ诩償?shù)字電路,完全有條件針對高速線做單端阻抗控制;但對于混合電路,包含高速數(shù)字電路與射頻電路,射頻電路比數(shù)字電路要重要的多,必須對射頻信號做50歐姆阻抗控制,同時射
6、頻走線不可能太細(xì),否則會引起較大的損耗,所以在混合電路中,本人往往舍棄數(shù)字電路的阻抗控制。到目前為止,本人設(shè)計的混合電路產(chǎn)品中,最高規(guī)格的DDR是DDR2-800,未作阻抗控制,工作一切正常。2. DDR的供電走線,建議8mil以上,在Allegro可以針對一類線進(jìn)行物理參數(shù)的同意設(shè)定,我本人喜歡建立PWR-10MIL的約束條件,并為所有電源網(wǎng)絡(luò)分配這一約束條件,如下圖。3. 線距部分主要考慮兩方面,一是線-線間距,建議采用2W原則,即線間距是2倍線寬,3W很難滿足;二是線-Shape間距,同樣建議采用2W原則。對于線間距,也可以在Allegro中建立一種約束條件,為所有DDR走線(XNET)
7、分配這樣的約束條件,如下圖。4. 還有一種可能需要的規(guī)則,就是區(qū)域規(guī)則。Allegro中默認(rèn)的線寬線距都是5mil,在CPU引腳比較密集的時候,這樣的規(guī)則是無法滿足的,這就需要在CPU或DDR芯片周圍設(shè)定允許小間距,小線寬的區(qū)域規(guī)則,如下圖。第五步,走線走線就需要注意的內(nèi)容比較多,這里只做少許說明。· 所有走線盡量短· 走線不能有銳角· 盡量少打過孔· 保證所有走線有完整的參考面,地平面或這電源平面都可以,對于交變信號,地與電源平面是等電位的· 盡量避免過孔將參考面打破,不過這在實(shí)際中很難做到· 走完地址線和數(shù)據(jù)后,務(wù)必將DDR芯片的
8、電源腳,接地腳,去耦電容的電源腳,接地腳全部走完,否則在后面繞等長時會很麻煩的下圖是完成的DDR走線,但尚未繞等長。第六步,設(shè)置等長規(guī)則對于數(shù)據(jù)線,DDR1/2與DDR3的規(guī)則是一致的:每個BYTE與各自的DQS,DQM等長,即DQ0:7與DQS0,DQM。等長,DQ8:15與DQS1,DQM1等長,以此類推。DDR2數(shù)據(jù)線等長規(guī)則舉例DDR3數(shù)據(jù)線等長規(guī)則舉例地址線方面的等長,要特別注意,DDR1/2與DDR是很不一樣的。對于DDR1/2,需要設(shè)定每條地址到達(dá)同一片DDR的距離保持等長,如下圖。對于DDR3,地址線的等長往往需要過孔來配合,具體的規(guī)則均綁定在過孔上和VTT端接電阻上,如下圖??梢钥吹?,CPU的地址線到達(dá)過孔的距離等長,過孔到達(dá)VTT端接電阻的距離也等長。補(bǔ)充一點(diǎn),很多時候,地址線的等長要求不嚴(yán)格,這一點(diǎn)我還沒有嘗試過。在本人設(shè)計的這些產(chǎn)品中,地址線,數(shù)據(jù)線都做了25mil的Relative Propagation Delay的等長規(guī)則設(shè)定。關(guān)于等長規(guī)則設(shè)定的細(xì)節(jié)在這里不再贅述,有興趣的話,可以發(fā)郵件給無線時代(Beamsky)。第七步,繞等長完成等長規(guī)則的設(shè)定后,最后一步也是工作量最大的一步:繞等長。在這一步,我認(rèn)為只有一點(diǎn)規(guī)則需要注意:盡量采用3倍線寬,45度角繞等長,如下圖。繞等長完成后,最
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