用了更好的板材，沒想到DDR4卻……？？？
發(fā)布時(shí)間：2021-08-23 11:22
今天的風(fēng)兒甚是喧囂，深南大道上車水馬龍，科技園的某棟大廈內(nèi)，攻城獅雷豹繼上次解決了阻抗測(cè)試問題后，又做了一個(gè)很有意思的項(xiàng)目，背景如下：
某款CPU芯片的DDR4仿真。設(shè)計(jì)采用的是單面fly－by，一拖九顆粒設(shè)計(jì)。運(yùn)行的數(shù)據(jù)速率為3200Mbps。
手繪結(jié)構(gòu)如下：
看它的結(jié)構(gòu)也是平平無奇，想必是個(gè)常規(guī)的CASE。
雷豹按部就班，設(shè)置層疊，搭建模型，編輯碼型－－－－－RUN，先抽取一根地址信號(hào)，直接觀察信號(hào)質(zhì)量最差的DDR顆粒－U1的眼圖和波形：
雖然U1的眼圖和波形看起來抖動(dòng)很大，裕量很小，但距離判決標(biāo)準(zhǔn)的電平還是有一定距離。總而言之，結(jié)果是PASS。
作為一個(gè)仿真工程師，精益求精是我們一貫秉持的，怎么才能繼續(xù)優(yōu)化信號(hào)質(zhì)量？雷豹仔細(xì)檢查了PCB，考慮了些常規(guī)操作，沒有太多優(yōu)化的空間，那果斷換成高速板材會(huì)不會(huì)有改善呢？
Duang的一下，很快哦，就換成了M6g的板材，接著設(shè)置好層疊參數(shù)，控制好之前相同的阻抗，信號(hào)拓?fù)洳蛔?，開始第二輪仿真。
繼續(xù)觀察U1的眼圖和波形。
結(jié)果最差的點(diǎn)居然碰到了判決標(biāo)準(zhǔn)的電平？？？你不要過來！
普通損耗的FR4板材信號(hào)質(zhì)量滿足要求，換成低損耗的M6g板材卻出現(xiàn)了問題。
雷豹撓著頭，陷入了沉思…
結(jié)合學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，雷豹對(duì)這兩種仿真環(huán)境進(jìn)行了分析，稍微有些眉目。
大致分析原因有以下兩點(diǎn)：
第一點(diǎn)：芯片驅(qū)動(dòng)能力太強(qiáng)
仔細(xì)看了CPU的IBIS模型，驅(qū)動(dòng)的上升時(shí)間很短，上升沿非常陡峭，用IBIS軟件查看地址線調(diào)用buffer的Rising Waveform可以看到下圖：
選取最高電平的20％－80％，Middle模式下的上升時(shí)間僅大約56ps，按照以往的經(jīng)驗(yàn)DDR4信號(hào)上升時(shí)間大多是在100ps－200ps之間，像56ps這個(gè)值附近的還比較少，相比而言，這樣信號(hào)的上升沿變得陡峭了，也就是信號(hào)中有更多的高頻分量，在不匹配的通道中也會(huì)帶來更大的反射。整個(gè)拓?fù)渫系念w粒還比較多，這樣導(dǎo)致雖然通道匹配做的還算可以，但地址線的信號(hào)質(zhì)量卻不是特別好。
第二點(diǎn)：由于板材的更換，M6g相比較普通FR4而言，DF由0．02變成0．004
損耗值更小，對(duì)于反射的衰減程度也是減小了，導(dǎo)致一些反射的能量會(huì)比普通板材累積得更多，信號(hào)更差的點(diǎn)會(huì)加劇變差。仿真是需要把板材損耗這個(gè)因素考慮進(jìn)去的，損耗可以衰減上升沿，衰減反射帶來的影響，所以說并不是換了更好的板材，DDR信號(hào)質(zhì)量就更好了，不同的系統(tǒng)環(huán)境可能要去做詳細(xì)的仿真才能確定其信號(hào)質(zhì)量。
以上是地址線出現(xiàn)的問題，另外數(shù)據(jù)信號(hào)則不用過分考慮這個(gè)問題，本身是一拖一的結(jié)構(gòu)，又有ODT（On－Die Termination），阻抗不匹配點(diǎn)少，拓?fù)湎鄬?duì)地址穩(wěn)定，原本跑出來的眼圖也有很大的裕量。
