（文章來(lái)源：一博科技）

讓你評(píng)估高速串行信號(hào)的串?dāng)_,你會(huì)說(shuō)它們的串?dāng)_在-40db以下,沒(méi)什么影響。但是如果讓你評(píng)估像DDR這種并行信號(hào)的串?dāng)_,你說(shuō)DQ0和DQ1的串?dāng)_-30db,DQ1和DQ2的串?dāng)_-25db,DQ2和DQ3的串?dāng)_。

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),今天大家都會(huì)懷著無(wú)比沉重的心情來(lái)到公司上班,高速先生也表示深深的理解哈,所以今天的文章是非常的簡(jiǎn)潔而形象的,以便滿(mǎn)足大家今天不想多動(dòng)腦的欲望。記得前幾篇文章提到過(guò)人工智能的話題,我們就接著說(shuō)一點(diǎn)技術(shù)上的東西哈。在人工智能迅速冒起的熱潮中,作為核心算力的DDR模塊無(wú)疑出了一次很大的風(fēng)頭。因?yàn)樵谧非蟪笏懔Φ那闆r下,人們對(duì)DDR的容量和速率要求越來(lái)越高。

我們高速先生接觸的算力卡一塊比一塊小,但是板內(nèi)的DDR模塊卻有越來(lái)越多的趨勢(shì),動(dòng)不動(dòng)就上4通道、8通道,甚至更多。而且在顆粒數(shù)量不斷提高的同時(shí),我們要求的速率基本也越來(lái)越高,基本都是2400Mbps起步,最高的有做過(guò)3200Mbps的。加上板子密度越來(lái)越小,從我們這一年多以來(lái)接觸的各種DDR的設(shè)計(jì)來(lái)看,可以毫不夸張的和大家說(shuō),現(xiàn)在DDR的設(shè)計(jì)難度可能已經(jīng)超過(guò)了很多人的想象了。

做過(guò)DDR設(shè)計(jì)的同行都知道,在非常密的顆粒排布下,想成功的把所有的信號(hào)拉出來(lái)可能都要去條命,然后導(dǎo)通之后還要把手抓穩(wěn)去做抖一下就讓你想剁手的等長(zhǎng)(5mil,2mil,我們有見(jiàn)過(guò)客戶(hù)要求做1mil的……),當(dāng)你以為可以收工的時(shí)候,客戶(hù)還要抱著看上去和你商量的態(tài)度說(shuō)你的間距能不能再拉開(kāi)一點(diǎn)。

我們的設(shè)計(jì)工程師是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?能拉開(kāi)1mil也是愛(ài)的,雖然可能自己也不知道辛辛苦苦拉開(kāi)的1mil到底有什么用,就好像做等長(zhǎng)的時(shí)候辛辛苦苦做的2mil等長(zhǎng)有什么用是一樣一樣的。

一般的結(jié)果都是這樣的:我們工程師經(jīng)過(guò)不斷掙扎之后,時(shí)間也去得差不多了,客戶(hù)也終于體諒了我們工程師的痛苦,大家終于強(qiáng)行達(dá)成了共識(shí):辛苦了,要不就這樣好了。終于,不用再做更嚴(yán)格的等長(zhǎng)了,終于不用再拉開(kāi)0.5mil的間距了。雖然客戶(hù)的內(nèi)心是在想:其實(shí)應(yīng)該還可以繼續(xù)。

那等長(zhǎng)做好了,間距也看起來(lái)不能再拉開(kāi)了,交給我們SI成員進(jìn)行仿真,在我們的眼中這樣的一組數(shù)據(jù)信號(hào)的結(jié)果已經(jīng)是非常不錯(cuò)了。大概是這樣的:

從這組數(shù)據(jù)信號(hào)眼圖的Aperture來(lái)看,整個(gè)高低電平的裕量是非常大的,這樣的眼圖在實(shí)際調(diào)試肯定是PASS的。但是如果我把一些point標(biāo)出來(lái)讓大家再看同一個(gè)眼圖的話,你們可能會(huì)覺(jué)得有點(diǎn)驚訝:為什么我的等長(zhǎng)都做到了2mil,間距也已經(jīng)拉開(kāi)到不能再開(kāi)了,但是看這組數(shù)據(jù)的延時(shí)居然差了快50ps(下圖藍(lán)色mask),電平上面的幅度振蕩也超過(guò)了100mV(下圖紅色mask)。

數(shù)據(jù)信號(hào)是嚴(yán)格點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信號(hào),我們的阻抗是40歐姆,然后我們的芯片驅(qū)動(dòng)和芯片接收的ODT也是40歐姆,那說(shuō)明了這樣的延時(shí)和電平振蕩并不是由阻抗不匹配的反射造成的(至少很大部分不是)。那這個(gè)時(shí)候我們又把目光集中到了很難分析的串?dāng)_了。從我們的專(zhuān)業(yè)角度來(lái)看,的確是串?dāng)_要背這個(gè)鍋。在這里我們不說(shuō)一些很復(fù)雜的理論和公式,我們僅以下面的幾張圖來(lái)讓大家理解串?dāng)_到底是怎么影響到我們的電平振蕩和延時(shí)的。

再回到我們上面的一組DDR數(shù)據(jù)信號(hào),對(duì)于他們而言就更復(fù)雜了,一組8根DQ加上DM信號(hào)都有著不同的碼型,互相之間的串?dāng)_影響就導(dǎo)致了他們的眼圖呈現(xiàn)出不同的延時(shí)和電平振蕩了。其實(shí)理論可能很復(fù)雜,但是他的表現(xiàn)形式就是這樣的。總之,對(duì)于像DDR這種并行信號(hào)的串?dāng)_,還是在時(shí)域的角度上去分析會(huì)更直觀和有說(shuō)服力。當(dāng)然難度也擺在這里,你必須把整組信號(hào)乃至整個(gè)通道的信號(hào)一起分析,才能得到串?dāng)_影響的最大化。

所以呢,我們做了5mil甚至更小的等長(zhǎng)和上面仿真波形的50ps來(lái)比,真的是很微不足道。實(shí)際上串?dāng)_在DDR模塊里的確會(huì)有更為嚴(yán)重的影響,試想一下,我們?cè)诟咚俅行盘?hào)里面5mV的串?dāng)_都覺(jué)得非常大了,在DDR模塊里居然能有上百mV。當(dāng)然兩者還是有很大差異的,高速串行信號(hào)的眼圖裕量目前和DDR相比還是小很多,一般只有100mV以?xún)?nèi),我們目前的DDR系統(tǒng)的高低電平的裕量有幾百mV,而且DDR的速率也決定了走線的損耗基本對(duì)它沒(méi)太大的影響。

所以我們對(duì)100mV的串?dāng)_結(jié)果還是可以接受,而且從整個(gè)波形來(lái)看,裕量也還是很大。但是隨著DDR的電平越來(lái)越低,相應(yīng)的裕量肯定也會(huì)越來(lái)越小,到那時(shí)候串?dāng)_可能就會(huì)影響很?chē)?yán)重了。
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