DDRX PCB布線注意事項(xiàng)說明REV1.0

1、ARRANGED 20130111 BY XIAOYREV1.0DDR PCB設(shè)計(jì)要求規(guī)范1. 認(rèn)識(shí)DDR：1) DDR SDRAM嚴(yán)格的說DDR應(yīng)該叫DDR SDRAM，人們習(xí)慣稱為DDR，部分初學(xué)者也?？吹紻DR SDRAM，就認(rèn)為是SDRAM。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫，是雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的意思。DDR內(nèi)存是在SDRAM內(nèi)存基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，仍然沿用SDRAM生產(chǎn)體系，因此對(duì)于內(nèi)存廠商而言，只需對(duì)制造普通SDRAM的設(shè)備稍加改進(jìn)，即可實(shí)現(xiàn)DDR內(nèi)存的生產(chǎn)，可有效的降低成本。 SDRAM在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時(shí)鐘的上升期

2、進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；而DDR內(nèi)存則是一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù)，它能夠在時(shí)鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)，因此稱為雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。DDR內(nèi)存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。 與SDRAM相比：DDR運(yùn)用了更先進(jìn)的同步電路，使指定地址、數(shù)據(jù)的輸送和輸出主要步驟既獨(dú)立執(zhí)行，又保持與CPU完全同步；DDR使用了DLL(Delay Locked Loop，延時(shí)鎖定回路提供一個(gè)數(shù)據(jù)濾波信號(hào))技術(shù)，當(dāng)數(shù)據(jù)有效時(shí)，存儲(chǔ)控制器可使用這個(gè)數(shù)據(jù)濾波信號(hào)來精確定位數(shù)據(jù)，每16次輸出一次，并重新同步來自不同存儲(chǔ)器模塊的數(shù)據(jù)。DDR本質(zhì)上不需要提高時(shí)鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度，

3、它允許在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù)，因而其速度是標(biāo)準(zhǔn)SDRAM的兩倍。 從外形體積上DDR與SDRAM相比差別并不大，他們具有同樣的尺寸和同樣的針腳距離。但DDR為184針腳，比SDRAM多出了16個(gè)針腳，主要包含了新的控制、時(shí)鐘、電源和接地等信號(hào)。DDR內(nèi)存采用的是支持2.5V電壓的SSTL2標(biāo)準(zhǔn)，而不是SDRAM使用的3.3V電壓的LVTTL標(biāo)準(zhǔn)。 DDR內(nèi)存的頻率可以用工作頻率和等效頻率兩種方式表示，工作頻率是內(nèi)存顆粒實(shí)際的工作頻率，但是由于DDR內(nèi)存可以在脈沖的上升和下降沿都傳輸數(shù)據(jù)，因此傳輸數(shù)據(jù)的等效頻率是工作頻率的兩倍。 2) DDR2 SDRAMDDR2（Double Da

4、ta Rate 2） SDRAM是由JEDEC（電子設(shè)備工程聯(lián)合委員會(huì)）進(jìn)行開發(fā)的新生代內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它與上一代DDR內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最大的不同就是，雖然同是采用了在時(shí)鐘的上升/下降延同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞剑獶DR2內(nèi)存卻擁有兩倍于上一代DDR內(nèi)存預(yù)讀取能力（即：4bit數(shù)據(jù)讀預(yù)?。?。換句話說，DDR2內(nèi)存每個(gè)時(shí)鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫數(shù)據(jù)，并且能夠以內(nèi)部控制總線4倍的速度運(yùn)行。 此外，由于DDR2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所有DDR2內(nèi)存均采用FBGA封裝形式，而不同于目前廣泛應(yīng)用的TSOP/TSOP-II封裝形式，F(xiàn)BGA封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性，為DDR2內(nèi)存的穩(wěn)定工作與未來頻率

5、的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。回想起DDR的發(fā)展歷程，從第一代應(yīng)用到個(gè)人電腦的DDR200經(jīng)過DDR266、DDR333到今天的雙通道DDR400技術(shù)，第一代DDR的發(fā)展也走到了技術(shù)的極限，已經(jīng)很難通過常規(guī)辦法提高內(nèi)存的工作速度；隨著Intel最新處理器技術(shù)的發(fā)展，前端總線對(duì)內(nèi)存帶寬的要求是越來越高，擁有更高更穩(wěn)定運(yùn)行頻率的DDR2內(nèi)存將是大勢所趨。 3) DDR3 SDRAMDDR3是針對(duì)Windows Vista的新一代內(nèi)存技術(shù)（目前主要用于顯卡內(nèi)存），頻率在800M以上，和DDR2相比優(yōu)勢如下： 1 功耗和發(fā)熱量較?。何×薉DR2的教訓(xùn)，在控制成本的基礎(chǔ)上減小了能耗和發(fā)熱量，使得DDR3更易

6、于被用戶和廠家接受。 2 工作頻率更高：由于能耗降低，DDR3可實(shí)現(xiàn)更高的工作頻率，在一定程度彌補(bǔ)了延遲時(shí)間較長的缺點(diǎn)，同時(shí)還可作為顯卡的賣點(diǎn)之一，這在搭配DDR3顯存的顯卡上已有所表現(xiàn)。 3 降低顯卡整體成本：DDR2顯存顆粒規(guī)格多為4M X 32bit，搭配中高端顯卡常用的128MB顯存便需8顆。而DDR3顯存規(guī)格多為8M X 32bit，單顆顆粒容量較大，4顆即可構(gòu)成128MB顯存。如此一來，顯卡PCB面積可減小，成本得以有效控制，此外，顆粒數(shù)減少后，顯存功耗也能進(jìn)一步降低。 4 通用性好：相對(duì)于DDR變更到DDR2，DDR3對(duì)DDR2的兼容性更好。由于針腳、封裝等關(guān)鍵特性不變，搭配DD

7、R2的顯示核心和公版設(shè)計(jì)的顯卡稍加修改便能采用DDR3顯存，這對(duì)廠商降低成本大有好處。 目前，DDR3顯存在新出的大多數(shù)中高端顯卡上得到了廣泛的應(yīng)用。2. 認(rèn)識(shí)DIMM常見的內(nèi)存模組有三種：Unbuffered DIMM(UDIMM)，Registered DIMM(RDIMM)和SODIMM。首先解釋DIMM的含義，DIMM指Dual Inlined Memory Module，即雙列直插式內(nèi)存模組。1) Unbuffered DIMM：Unbuffered DIMM，指沒有經(jīng)過緩沖，定位在桌面市場，是市面上最常見的內(nèi)存模組。早期的SDR內(nèi)存模組，有Buffered類型的，現(xiàn)在已經(jīng)很少見了。

8、Buffered內(nèi)存模組和后面提到的Registered內(nèi)存模組并不是同一個(gè)東西，Buffered內(nèi)存模組是將地址和控制信號(hào)等經(jīng)過緩沖器，沒有做任何時(shí)序調(diào)整（緩沖器延遲是有的）；而Registered內(nèi)存模組則對(duì)地址和控制信號(hào)等進(jìn)行寄存，在下一個(gè)時(shí)鐘到來時(shí)再觸發(fā)輸出。2) Registered DIMM：Registered DIMM，其地址和控制信號(hào)經(jīng)過寄存，時(shí)鐘經(jīng)過PLL鎖相，定位在工作站和服務(wù)器市場。Registered內(nèi)存模組，相對(duì)于Unbuffered內(nèi)存模組，優(yōu)點(diǎn)是無論是模組級(jí)還是主板級(jí)，都更易于實(shí)現(xiàn)更高的容量，穩(wěn)定性也有所加強(qiáng)，但對(duì)于單個(gè)的讀寫訪問，會(huì)滯后一個(gè)時(shí)鐘周期。3) SO

9、DIMM：Small Outline DIMM，定位于筆記本市場。SODIMM是相對(duì)于DIMM而言的，前面提到的Unbufferd DIMM和Registered DIMM都隸屬于DIMM，內(nèi)存模組的長度等，包括金手指的信號(hào)分布在內(nèi)都是一樣的。而SODIMM可以理解為小一號(hào)的內(nèi)存模組。4) Registered DIMM的時(shí)序：Registered DIMM和其他內(nèi)存條相比增加了兩種關(guān)鍵的器件，PLL和register。PLL：Phase Locked Loop，鎖相環(huán)，在模組中起到調(diào)節(jié)時(shí)序，增加時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)力的作用。一般而言，無論是SDR還是DDR或DDR2的PLL，其輸入輸出管腳及其工作原理都

10、是相似的。應(yīng)用在內(nèi)存模組上的PLL一般都有一個(gè)時(shí)鐘輸入，一個(gè)Feedback反饋輸入，數(shù)個(gè)時(shí)鐘輸出及一個(gè)Feedback反饋輸出。PLL的兩個(gè)輸入間為零延遲，也就是，F(xiàn)Bin和CKin之間的相位差為零；而所有輸出包括FBout之間也是零相位差。3. DDR信號(hào)分析目前，比較普遍使用中的DDR2的速度已經(jīng)高達(dá)800 Mbps，甚至更高的速度，如1066 Mbps，而DDR3的速度已經(jīng)高達(dá)1600 Mbps。對(duì)于如此高的速度，從PCB的設(shè)計(jì)角度來講，要做到嚴(yán)格的時(shí)序匹配，以滿足波形的完整性，這里有很多的因素需要考慮，所有的這些因素都是會(huì)互相影響的，但是，它們之間還是存在一些個(gè)性的，它們可以被分類為

11、PCB疊層、阻抗、互聯(lián)拓?fù)?、時(shí)延匹配、串?dāng)_、電源完整性和時(shí)序，目前，有很多EDA工具可以對(duì)它們進(jìn)行很好的計(jì)算和仿真，其中Cadence ALLEGRO SI-230 和Ansofts HFSS使用的比較多。1) PCB的疊層（stackup）和阻抗對(duì)于一塊受PCB層數(shù)約束的基板（如4層板）來說，其所有的信號(hào)線只能走在TOP和BOTTOM層，中間的兩層，其中一層為GND平面層，而另一層為VCC 平面層，Vtt和Vref在VCC平面層布線。而當(dāng)使用6層來走線時(shí)，設(shè)計(jì)一種專用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得更加容易，同時(shí)由于Power層和GND層的間距變小了，從而提高了PI?；ヂ?lián)通道的另一參數(shù)阻抗，在DDR2的設(shè)計(jì)時(shí)必

12、須是恒定連續(xù)的，單端走線的阻抗匹配電阻50 Ohms必須被用到所有的單端信號(hào)上，且做到阻抗匹配，而對(duì)于差分信號(hào)，100 Ohms的終端阻抗匹配電阻必須被用到所有的差分信號(hào)終端，比如CLOCK和DQS信號(hào)。另外，所有的匹配電阻必須上拉到VTT，且保持50 Ohms，ODT的設(shè)置也必須保持在50 Ohms。在 DDR3的設(shè)計(jì)時(shí)，單端信號(hào)的終端匹配電阻在40和60 Ohms之間可選擇的被設(shè)計(jì)到ADDR/CMD/CNTRL信號(hào)線上，這已經(jīng)被證明有很多的優(yōu)點(diǎn)。而且，上拉到VTT的終端匹配電阻根據(jù)SI仿真的結(jié)果的走線阻抗，電阻值可能需要做出不同的選擇，通常其電阻值在30-70 Ohms之間。而差分信號(hào)的阻

13、抗匹配電阻始終在100 Ohms。圖1 : 四層和六層PCB的疊層方式2) 互聯(lián)通路拓?fù)鋵?duì)于DDR2和DDR3，其中信號(hào)DQ、DM和DQS都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的互聯(lián)方式，所以不需要任何的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然而列外的是，在multi-rank DIMMs（Dual In Line Memory Modules）的設(shè)計(jì)中并不是這樣的。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式時(shí)，可以很容易的通過ODT的阻抗設(shè)置來做到阻抗匹配，從而實(shí)現(xiàn)其波形完整性。而對(duì)于 ADDR/CMD/CNTRL和一些時(shí)鐘信號(hào)，它們都是需要多點(diǎn)互聯(lián)的，所以需要選擇一個(gè)合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖2列出了一些相關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中Fly- By拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種特殊的菊花鏈，它不需要很長的

14、連線，甚至有時(shí)不需要短線（Stub）。對(duì)于DDR3，這些所有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是適用的，然而前提條件是走線要盡可能的短。Fly-By拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在處理噪聲方面，具有很好的波形完整性，然而在一個(gè)4 層板上很難實(shí)現(xiàn)，需要6層板以上，而菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)在一個(gè)4層板上是容易實(shí)現(xiàn)的。另外，樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求AB的長度和AC的長度非常接近?？紤]到波形的完整性，以及盡可能的提高分支的走線長度，同時(shí)又要滿足板層的約束要求，在基于4層板的DDR3設(shè)計(jì)中，最合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是帶有最少短線（Stub）的菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。對(duì)于DDR2-800，這所有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都適用，只是有少許的差別。然而，菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)被證明在SI方面是具有

15、優(yōu)勢的。對(duì)于超過兩片的SDRAM，通常，是根據(jù)器件的擺放方式不同而選擇相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖3顯示了不同擺放方式而特殊設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，只有A和 D是最適合4層板的PCB設(shè)計(jì)。然而，對(duì)于DDR2-800，所列的這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都能滿足其波形的完整性，而在DDR3的設(shè)計(jì)中，特別是在1600 Mbps時(shí)，則只有D是滿足設(shè)計(jì)的。圖2: 帶有2片SDRAM的ADDR/CMD/CNTRL拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖3: 帶有4片SDRAM的ADDR/CMD/CNTRL拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3) 時(shí)延的匹配在做到時(shí)延的匹配時(shí)，往往會(huì)在布線時(shí)采用trombone方式走線，另外，在布線時(shí)難免會(huì)有切換板層的時(shí)候，此時(shí)就會(huì)添加一些過孔。

16、不幸的是，但所有這些彎曲的走線和帶過孔的走線，將它們拉直變?yōu)榈乳L度理想走線時(shí)，此時(shí)它們的時(shí)延是不等的。顯然，上面講到的trombone方式在時(shí)延方面同直走線的不對(duì)等是很好理解的，而帶過孔的走線就更加明顯了。在中心線長度對(duì)等的情況下，trombone 走線的時(shí)延比直走線的實(shí)際延時(shí)是要來的小的，而對(duì)于帶有過孔的走線，時(shí)延是要來的大的。這種時(shí)延的產(chǎn)生，這里有兩種方法去解決它。一種方法是，只需要在 EDA工具里進(jìn)行精確的時(shí)延匹配計(jì)算，然后控制走線的長度就可以了。而另一種方法是在可接受的范圍內(nèi)，減少不匹配度。圖4: Trombone 和 Vias的實(shí)例圖5: 針對(duì)trombone的仿真電路和仿真波形對(duì)于

17、trombone線，時(shí)延的不對(duì)等可以通過增大L3的長度而降低，因?yàn)椴⑿芯€間會(huì)存在耦合，其詳細(xì)的結(jié)果，可以通過SigXP仿真清楚的看出，L3長度的不同，其結(jié)果會(huì)有不同的時(shí)延，盡可能的加長S的長度，則可以更好的降低時(shí)延的不對(duì)等。對(duì)于微帶線來說，L3大于7倍的走線到地的距離是必須的。trombone線的時(shí)延是受到其并行走線之間的耦合而影響，一種在不需要提高其間距的情況下，并且能降低耦合的程度的方法是采用saw tooth線。顯然，saw tooth線比trombone線具有更好的效果，但是，它需要更多的空間。由于各種可能造成時(shí)延不同的原因，所以，在實(shí)際的設(shè)計(jì)時(shí)，要借助于CAD工具進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，從而

18、控制走線的時(shí)延匹配?？紤]到在圖2中6層板上的過孔的因素，當(dāng)一個(gè)地過孔靠近信號(hào)過孔放置時(shí)，則在時(shí)延方面的影響是必須要考慮的。先舉個(gè)例子，在TOP層的微帶線長度是150 mils，BOTTOM層的微帶線也是150 mils，線寬都為4 mils，且過孔的參數(shù)為：barrel diameter=8mils,pad diameter=18mils,anti-pad diameter=26mils。這里有三種方案進(jìn)行對(duì)比考慮，一種是，通過過孔互聯(lián)的這個(gè)過孔附近沒有任何地過孔，那么，其返回路徑只能通過離此過孔250 mils的PCB邊緣來提供；第二種是，一根長達(dá)362 mils的微帶線；第三種是，在一個(gè)信

19、號(hào)線的四周有四個(gè)地過孔環(huán)繞著。圖6顯示了帶有60 Ohm的常規(guī)線的S-Parameters，從圖中可以看出，帶有四個(gè)地過孔環(huán)繞的信號(hào)過孔的S-Parameters就像一根連續(xù)的微帶線，從而提高了 S21特性。由此可知，在信號(hào)過孔附近缺少返回路徑的情況下，則此信號(hào)過孔會(huì)大大增高其阻抗。當(dāng)今的高速系統(tǒng)里，在時(shí)延方面顯得尤為重要?，F(xiàn)做一個(gè)測試電路，類似于圖5，驅(qū)動(dòng)源是一個(gè)線性的60 Ohms阻抗輸出的梯形信號(hào)，信號(hào)的上升沿和下降沿均為100 ps，幅值為1V。此信號(hào)源按照?qǐng)D6的三種方式，且其端接一60 Ohms的負(fù)載，其激勵(lì)為一800 MHz的周期信號(hào)。在0.5V這一點(diǎn)，我們觀察從信號(hào)源到接收端之間

20、的時(shí)間延遲，顯示出來它們之間的時(shí)延差異。其結(jié)果如圖7所示，在圖中只顯示了信號(hào)的上升沿，從這圖中可以很明顯的看出，帶有四個(gè)地過孔環(huán)繞的過孔時(shí)延同直線相比只有3 ps，而在沒有地過孔環(huán)繞的情況下，其時(shí)延是8 ps。由此可知，在信號(hào)過孔的周圍增加地過孔的密度是有幫助的。然而，在4層板的PCB里，這個(gè)就顯得不是完全的可行性，由于其信號(hào)線是靠近電源平面的，這就使得信號(hào)的返回路徑是由它們之間的耦合程度來決定的。所以，在4層的PCB設(shè)計(jì)時(shí)，為符合電源完整性（power integrity）要求，對(duì)其耦合程度的控制是相當(dāng)重要的。對(duì)于DDR2和DDR3，時(shí)鐘信號(hào)是以差分的形式傳輸?shù)模贒DR2里，DQS信號(hào)是

21、以單端或差分方式通訊取決于其工作的速率，當(dāng)以高度速率工作時(shí)則采用差分的方式。顯然，在同樣的長度下，差分線的切換時(shí)延是小于單端線的。根據(jù)時(shí)序仿真的結(jié)果，時(shí)鐘信號(hào)和DQS也許需要比相應(yīng)的ADDR/CMD /CNTRL和DATA線長一點(diǎn)。另外，必須確保時(shí)鐘線和DQS布在其相關(guān)的ADDR/CMD/CNTRL和DQ線的當(dāng)中。由于DQ和DM在很高的速度下傳輸，所以，需要在每一個(gè)字節(jié)里，它們要有嚴(yán)格的長度匹配，而且不能有過孔。差分信號(hào)對(duì)阻抗不連續(xù)的敏感度比較低，所以換層走線是沒多大問題的，在布線時(shí)優(yōu)先考慮布時(shí)鐘線和DQS。圖6: 帶有過孔互聯(lián)通道的s-parameters圖7: 圖6三種案例的發(fā)送和接收波形

22、4) 串?dāng)_在設(shè)計(jì)微帶線時(shí)，串?dāng)_是產(chǎn)生時(shí)延的一個(gè)相當(dāng)重要的因素。通常，可以通過加大并行微帶線之間的間距來降低串?dāng)_的相互影響，然而，在合理利用走線空間上這是一個(gè)很大的弊端，所以，應(yīng)該控制在一個(gè)合理的范圍里面。典型的一個(gè)規(guī)則是，并行走線的間距大于走線到地平面的距離的兩倍。另外，地過孔也起到一個(gè)相當(dāng)重要的作用，圖8顯示了有地過孔和沒地過孔的耦合程度，在有多個(gè)地過孔的情況下，其耦合程度降低了7 dB。考慮到互聯(lián)通路的成本預(yù)算，對(duì)于兩邊進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆抡媸潜仨毜?，?dāng)在所有的網(wǎng)線上加一個(gè)周期性的激勵(lì)，將會(huì)由串?dāng)_產(chǎn)生的信號(hào)抖動(dòng)，通過仿真，可以在時(shí)域觀察信號(hào)的抖動(dòng)，從而通過合理的設(shè)計(jì)，綜合考慮空間和信號(hào)完整性，選擇

23、最優(yōu)的走線間距。圖8: 相互耦合走線的s-parameters5) 電源完整性這里的電源完整性指的是在最大的信號(hào)切換情況下，其電源的容差性。當(dāng)未符合此容差要求時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致很多的問題，比如加大時(shí)鐘抖動(dòng)、數(shù)據(jù)抖動(dòng)和串?dāng)_。這里，可以很好的理解與去偶相關(guān)的理論，現(xiàn)在從“目標(biāo)阻抗”的公式定義開始討論。Ztarget=Voltage tolerance/Transient Current在這里，關(guān)鍵是要去理解在最差的切換情況下瞬間電流（Transient Current）的影響，另一個(gè)重要因素是切換的頻率。在所有的頻率范圍里，去耦網(wǎng)絡(luò)必須確保它的阻抗等于或小于目標(biāo)阻抗（Ztarget）。在一塊PCB上，由

24、電源和地層所構(gòu)成的電容，以及所有的去耦電容，必須能夠確保在100KHz左右到100-200MH左右之間的去耦作用。頻率在 100KHz以下，在電壓調(diào)節(jié)模塊里的大電容可以很好的進(jìn)行去耦。而頻率在200MHz以上的，則應(yīng)該由片上電容或?qū)Ｓ玫姆庋b好的電容進(jìn)行去耦。實(shí)際的電源完整性是相當(dāng)復(fù)雜的，其中要考慮到IC的封裝、仿真信號(hào)的切換頻率和PCB耗電網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于PCB設(shè)計(jì)來說，目標(biāo)阻抗的去耦設(shè)計(jì)是相對(duì)來說比較簡單的，也是比較實(shí)際的解決方案。在 DDR的設(shè)計(jì)上有三類電源，它們是VDD、VTT和Vref。VDD的容差要求是5%，而其瞬間電流從Idd2到Idd7大小不同，詳細(xì)在JEDEC里有敘述。通過電源層的平

25、面電容和專用的一定數(shù)量的去耦電容，可以做到電源完整性，其中去耦電容從10nF到10uF大小不同，共有10個(gè)左右。另外，表貼電容最合適，它具有更小的焊接阻抗。Vref要求更加嚴(yán)格的容差性，但是它承載著比較小的電流。顯然，它只需要很窄的走線，且通過一兩個(gè)去耦電容就可以達(dá)到目標(biāo)阻抗的要求。由于Vref相當(dāng)重要，所以去耦電容的擺放盡量靠近器件的管腳。然而，對(duì)VTT的布線是具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗恢灰袊?yán)格的容差性，而且還有很大的瞬間電流，不過此電流的大小可以很容易的就計(jì)算出來。最終，可以通過增加去耦電容來實(shí)現(xiàn)它的目標(biāo)阻抗匹配。在4層板的PCB里，層之間的間距比較大，從而失去其電源層間的電容優(yōu)勢，所

26、以，去耦電容的數(shù)量將大大增加，尤其是小于10 nF的高頻電容。詳細(xì)的計(jì)算和仿真可以通過EDA工具來實(shí)現(xiàn)。6) 時(shí)序分析對(duì)于時(shí)序的計(jì)算和分析在一些相關(guān)文獻(xiàn)里有詳細(xì)的介紹，下面列出需要設(shè)置和分析的8個(gè)方面：1 寫建立分析： DQ vs. DQS2 寫保持分析： DQ vs. DQS3 讀建立分析： DQ vs. DQS4 讀保持分析： DQ vs. DQS5 寫建立分析： DQS vs. CLK6 寫保持分析： DQS vs. CLK7 寫建立分析： ADDR/CMD/CNTRL vs. CLK8 寫保持分析： ADDR/CMD/CNTRL vs. CLK舉了一個(gè)針對(duì)寫建立（Write Setup

27、）分析的例子。表中的一些數(shù)據(jù)需要從控制器和存儲(chǔ)器廠家獲取，段“Interconnect”的數(shù)據(jù)是取之于SI仿真工具。對(duì)于DDR2上面所有的8 項(xiàng)都是需要分析的，而對(duì)于DDR3，5項(xiàng)和6項(xiàng)不需要考慮。在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，長度方面的容差必須要保證total margin是正的。7) PCB Layout在實(shí)際的PCB設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到SI的要求，往往有很多的折中方案。通常，需要優(yōu)先考慮對(duì)于那些對(duì)信號(hào)的完整性要求比較高的。畫PCB時(shí)，當(dāng)考慮以下的一些相關(guān)因素，那么對(duì)于設(shè)計(jì)PCB來說可靠性就會(huì)更高。1 首先，要在相關(guān)的EDA工具里要設(shè)置好里設(shè)置好拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相關(guān)約束。2 將BGA引腳突圍，將ADDR/CMD/C

28、NTRL引腳布置在DQ/DQS/DM字節(jié)組的中間，由于所有這些分組操作，為了盡可能少的信號(hào)交叉，一些獨(dú)立的管腳也許會(huì)被交換到其它區(qū)域布線。3 由串?dāng)_仿真的結(jié)果可知，盡量減少短線（stubs）長度。通常，短線（stubs)是可以被削減的，但不是所有的管腳都做得到的。在BGA焊盤和存儲(chǔ)器焊盤之間也許只需要兩段的走線就可以實(shí)現(xiàn)了，但是此走線必須要很細(xì)，那么就提高了PCB的制作成本，而且，不是所有的走線都只需要兩段的，除非使用微小的過孔和盤中孔的技術(shù)。最終，考慮到信號(hào)完整性的容差和成本，可能選擇折中的方案。4 將Vref的去耦電容靠近Vref管腳擺放；Vtt的去耦電容擺放在最遠(yuǎn)的一個(gè)SDRAM外端；V

29、DD的去耦電容需要靠近器件擺放。小電容值的去耦電容需要更靠近器件擺放。正確的去耦設(shè)計(jì)中，并不是所有的去耦電容都是靠近器件擺放的。所有的去耦電容的管腳都需要扇出后走線，這樣可以減少阻抗，通常，兩端段的扇出走線會(huì)垂直于電容布線。5 當(dāng)切換平面層時(shí)，盡量做到長度匹配和加入一些地過孔，這些事先應(yīng)該在EDA工具里進(jìn)行很好的仿真。通常，在時(shí)域分析來看，差分線里的兩根線的要做到延時(shí)匹配，保證其誤差在+/- 2ps，而其它的信號(hào)要做到+/- 10 ps。4. 嚴(yán)格按要求處理DDR信號(hào)從上所知，當(dāng)頻率越來越高，則對(duì)DDR信號(hào)處理要求越來越嚴(yán)格，所以我們統(tǒng)一按最嚴(yán)格的要求規(guī)則處理DDR信號(hào)。現(xiàn)階段所面對(duì)的DDR目

30、前大都屬于DDR2類型，也有少許DDR3類型的，將來會(huì)面對(duì)更多DDR3 DDR4的產(chǎn)品。我們目前比較常見的是 UDIMM 和 SODIMM ，因市場定位不一樣，所以會(huì)有形狀大小的區(qū)別。而有些板卡則直接將 DDR2 或 DDR3 顆粒lay在PCB主板板上，就是我們常說的DDR 顆粒。其工作結(jié)果是一樣的，只不過一種是通過DIMM這種載體，可以升級(jí)或更換或插更多內(nèi)層條，而直接lay在板上的則無法更換，一旦損壞則只能送維修。如圖：1 BGA拉線注意整齊美觀，DDR信號(hào)分組走，同組走同層，過孔數(shù)及過孔位置保持一致。除注意DDR信號(hào)外，還需處理周邊信號(hào)及相關(guān)電源和GND。注意根據(jù)LAYOUT GUIDE

31、處理DATA/ADDR/CMD/CNTRL 等信號(hào)的參考層面。確認(rèn)DDR信號(hào)的RULE設(shè)置正確，和shape、PIN、為安全間距，和VIA 不低于10mil間距。2 繞線前檢查修正并確認(rèn)留有VCC GND通道：3 根據(jù)LAYOUT GUIDE 或客戶提供的表格，分析DDR信號(hào)等長要求，在等長要求未徹底了解清楚前不適合展開繞線工作。4 了解等長要求后，進(jìn)行修線工作。進(jìn)行間距的調(diào)整：DATA組與組之間的間距要求為1.5倍安全間距，DATA 與 ADDR/CMD/CNTRL 之間的間距要求為1.5倍安全間距。DDR和周邊的信號(hào)間距要求1.5倍安全間距，最好是能包GND。BGA和DIMM槽中的區(qū)域移出

32、板外，修正DRC間距，最后剩余的DRC必須是確認(rèn)無法修復(fù)的，禁止可修復(fù)的DRC存在。并清除多余線段：進(jìn)行BGA和DIMM槽內(nèi)的間距調(diào)整工作：PIN與PIN中間走線需勻稱分配間距，不管是一根還是兩根還是三根信號(hào)，禁止隨意靠向單邊。區(qū)域內(nèi)，空間必須平均分配利用，禁止隨意一邊緊一邊松的狀況。在有空間的情況下，線寬寬度必須盡可能做到最里面，禁止不加思考只跟隨區(qū)域變動(dòng)。5 BY-PASS電容必須均勻散擺在DIMM槽周邊，靠近電源PIN，并盡量以直接接電源PIN為主。6 繞線部分禁止偷間距，一律用弧形繞線。7 禁止下列繞法：8 面對(duì)自己弧度的繞線，盡量空出2倍于安全間距的空間，間距過小會(huì)增加EMI的干擾。9 禁止出現(xiàn)走線線寬隨意的變動(dòng)（BGA處出線除外），禁止出現(xiàn)繞線在中途偷間距的現(xiàn)象（指未達(dá)到安全間距）。10 處理DDR時(shí)請(qǐng)思考以下幾點(diǎn)問題：禁止出現(xiàn)的問題點(diǎn)一律禁止出現(xiàn)；能做更好的部分一定要做到更好；試問：當(dāng)你設(shè)計(jì)出來的DDR頻率要求過高時(shí)，因