我走過太多的路，卻走不出DDRX調(diào)試的套路
發(fā)布時間：2022-04-25 15:20
作者：一博科技高速先生周偉
陽春三月，春暖花開，草長鶯飛，處處透著生機和浪漫，也是一年中最美好的時光，可是由于疫情，很多人的生活、工作等節(jié)奏和安排也都被打亂了，雪上加霜的是，攻城獅豹哥還遇到了一件尷尬的事情，之前設(shè)計的一個項目在研發(fā)打樣階段調(diào)試一切正常，這次重新生產(chǎn)貼片了幾百片小批量的，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)有一些不良，關(guān)鍵是還沒有找到解決辦法，天天被客戶催著找問題，真是一個頭兩個大。
問題主要如下群聊內(nèi)容所示：
初始反饋的信息可以總結(jié)一下就是：前面做了多次小批量一站式的試產(chǎn)，都沒有出現(xiàn)過問題，本次在我司生產(chǎn)完測試沒有問題，拉到客戶端測試就有時好時壞的現(xiàn)象，主要問題是CPU在啟動過程中DDR初始化失敗，還沒有找到解決方案，導(dǎo)致整機生產(chǎn)發(fā)貨嚴(yán)重脫離計劃節(jié)點，也就是整個項目的交期延遲了。
客戶問題無小事，這是我們的服務(wù)宗旨。我們立即和客戶一起成立了項目攻關(guān)組，大家分頭行動，從自己的專業(yè)角度去提供各自的一些解決問題的方法。在焊接領(lǐng)域，客戶提出了虛焊的可能，同時也說到重新焊接了CPU芯片的板子后面狀態(tài)就正常了，所以首先安排一些啟動異常的板子拿去焊接廠用3D X-ray看看是否有虛焊的可能，焊接廠反饋回來的部分結(jié)果如下所示。
深圳和珠海工廠的3D x-ray檢測結(jié)果出來了，都沒有發(fā)現(xiàn)焊接問題，CT掃描非常耗時，深圳昨天寄過去的板子建議就不要照了，沒有多大意義；附件為珠海工廠3D x-ray檢測設(shè)備檢測結(jié)果如附件，沒有發(fā)現(xiàn)錫球不規(guī)則、無枕頭效應(yīng)、無大小錫球等問題。
術(shù)業(yè)有專攻，雖然看不懂3D X-ray的結(jié)果，但從圖片來看，肉眼基本看不出太大的差別，作為門外漢的我看到的就是焊球基本一樣，顆粒飽滿均勻，沒有出現(xiàn)某單個球有明顯的不規(guī)則缺陷，可以初步排除這個板子虛焊的可能。這也是我們工廠的大利（sha）器，焊接質(zhì)量好不好一照便知。雖然照了3D，但我們還是又對調(diào)了好板子上的芯片并重新進行了焊接測試，問題還是沒有解決。
焊接排除的同時，我們也在同步對PCB制板進行排除驗證，制板的檢驗，除了切片等破壞性測試外，和信號電氣相關(guān)的就是看阻抗是否滿足制板要求，這個可以通過實測線路阻抗來驗證，于是該我們的67GHz網(wǎng)分上場了。板子到了我們的高速實驗室，我們馬上就進行了DDR4信號部分的阻抗測試，如下是DDR4單線部分設(shè)計的阻抗要求。
部分實際測試的阻抗如下圖所示。
數(shù)據(jù)信號阻抗要求39±5ohm，實測阻抗在36~40ohm，阻抗?jié)M足要求。
地址控制信號阻抗要求36±5ohm，實測主干段線路阻抗在35.6ohm左右，阻抗?jié)M足要求。
從阻抗實測的結(jié)果來看，基本可以排除PCB制板的問題，所以這個時候從信號完整性的角度開始了我們常規(guī)性套路的排查。
首先就是了解一下問題發(fā)生的情況，看看哪些現(xiàn)象可能是信號完整性造成的，比如降頻是否工作，一般DDRx降頻能工作的，基本就可以排除焊接、硬件原理方面的問題，然后集中精力從PCB設(shè)計、電源噪聲、信號質(zhì)量及軟件配置等方面看看是不是系統(tǒng)時序裕量不足造成的問題。
此時出來了兩個小插曲，一個是客戶反饋本次顆粒換了另一個型號的料號，封裝上有一點小小的改動，但引腳什么的都沒有變化，這是本次和上次硬件上唯一的區(qū)別；另一個就比較詭異了，客戶反饋之前不行的，裝個散熱片按壓下又好了，反向按壓下又不好了（這個感覺有點像靈異事件，其實我們也經(jīng)常聽其他客戶提到過），這導(dǎo)致我們定位問題變得又撲朔迷離了。
新的反饋導(dǎo)致我們有了新的方向和初步的結(jié)論，就是調(diào)換之前的顆粒重新焊接再測試下，如果問題解決那就萬事大吉。
另一方面我們還想按照我們的常規(guī)套路降頻再嘗試（掙扎）一下，客戶也非常的配合，但接下來的結(jié)論又把問題引到了一個新的方向。
降頻的方案說明有效果，之前出問題的現(xiàn)象重復(fù)多次不再復(fù)現(xiàn)，這個就可以果斷排除硬件原理、虛焊的可能，剩下的還是要從系統(tǒng)的時序裕量不足上去排除。另外之前吊詭的按壓現(xiàn)象也只是偶然的成功現(xiàn)象，不足以作為解決問題的方向，所以只能算是查找問題過程中的一個小插曲，進一步排除了虛焊的可能，也進一步說明了我們套路上一開始的思路是對的，只是中間方向太多，客戶也沒閑著，比我們更著急，所以各項工作都是相互并行在走。
系統(tǒng)時序裕量不足，這個確實是可以通過仿真和實測對比的手段去定位，于是找到壓死駱駝最后一根稻草的任務(wù)又落在了我們身上。
對于這種有實物的板子，我們的套路一般是先通過示波器測到板子上實際的信號，然后將實測的波形數(shù)據(jù)導(dǎo)入到仿真軟件中和仿真結(jié)果進行對比，如果在同樣的位置上仿真和測試波形一致，那么就基本可以確定芯片的模型是比較準(zhǔn)確的，然后就可以通過仿真看到芯片內(nèi)部真實的接收波形，從而根據(jù)波形好壞來定位問題。而目前的板子由于
DDR4
顆粒是正反貼片，除了焊接
DDR4 interposer
夾具我們沒法通過常規(guī)的手段來測試，但時間寶貴，最后我們退而求其次，在時鐘信號的端接電阻處進行了測試，一般時鐘信號不需要任何其他的命令，只要系統(tǒng)可以跑起來就一直會有波形，所以我們可以先在時鐘的端接電阻上測試到信號，然后在同樣的位置上進行仿真對比，仿真和實測的部分對比結(jié)果如下圖所示。
信號波形本身的質(zhì)量還不錯，從波形來看，兩者上升沿和下降沿基本可以完全對齊，除了幅度上有一些小的差異外，其他基本都是可以對上的，所以這個也可以反映出芯片的模型是可信的，仿真的結(jié)果可信，可以進行下一步全面的信號及時序仿真排除了。
就在我們準(zhǔn)備大展拳腳開始仿真的時候，客戶突然說問題找到了，原來還真是軟件配置的問題，由于更換DDR4顆粒后實際參數(shù)發(fā)生了變化，而配置軟件還是按照之前的參數(shù)在控制，導(dǎo)致系統(tǒng)參數(shù)比較臨界，產(chǎn)生了部分系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，最終更新了軟件的配置參數(shù)，問題得到解決。
問題兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，沒想到竟然以這種意想不到的結(jié)果結(jié)束，真是幸福來得太快就像龍卷風(fēng)，我竟有點措手不及的感覺，我們的工程師豹哥就是被太多這種摸不著頭腦的“幸?！备愣d的。
所幸問題最終定位了，豹哥也松了口氣，雖然一波三折沒有直接定位到問題，但大家積極配合的態(tài)度還是充分得到了客戶的認(rèn)可。從這個案例里面豹哥也得出了一些調(diào)試的套路，總結(jié)如下也和各位吃瓜粉絲們一起分享：
1、對于大多數(shù)信號問題，可以先降頻試試，如果降到了最低還是沒有任何改善，通常就需要從其他方面如硬件原理、軟件、制板或焊接等去找問題了，如果降頻有改善，那就和信號本身有關(guān)，可以從信號質(zhì)量、電源、時序及軟件配置等方面去找問題；
2、工欲善其事，必先利其器。在本次查找問題過程中，我們先后動用了3D X-ray、CT掃描（掃描比較慢，文章沒有秀出來）、BGA返修臺、67GHz ZVA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、59GHz示波器、仿真工具等，這好比對待一個重癥患者，各種儀器齊上陣，最終通過先進的儀器來查出病癥，對癥下藥。要想在PCB這個行業(yè)有所突破，沒有這幾把刷子也只能是徒勞。記得有位前輩戲謔過，以前在調(diào)試前都是要先去旁邊的廟里拜一拜，也間接說明調(diào)試確實不是那么容易的事，只能說坑（套路）太多。
大家在調(diào)試過程中遇到過哪些坑，也一起來分享下吧。
