自动化DDR测试

DDR测试

什么是DDR？

DDR是双倍数据速率(DoubleDataRate)。DDR与普通同步动态随机内存（DRAM）非常相象。普通同步DRAM（现在被称为SDR）与标准DRAM有所不同。标准的DRAM接收的地址命令由二个地址字组成。为节省输入管脚，采用了复用方式。地址字由行地址选通（RAS）锁存在DRAM芯片。紧随RAS命令之后，列地址选通（CAS）锁存第二地址字。经过RAS和CAS，存储的数据可以被读取。同步动态随机内存（SDRDRAM)将时钟与标准DRAM结合，RAS、CAS、数据有效均在时钟脉冲的上升边沿被启动。根据时钟指示，可以预测数据和其它信号的位置。因而，数据锁存选通可以精确定位。由于数据有效窗口的可预计性，所以可将内存划分成4个组进行内部单元的预充电和预获取。通过突发模式，可进行连续地址获取而不必重复RAS选通。连续CAS选通可对来自相同行的数据进行读取。 DDR规范里关于信号建立；自动化DDR测试

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DDR4/5与LPDDR4/5的信号质量测试由于基于DDR颗粒或DDRDIMM的系统需要适配不同的平台，应用场景千差万别，因此需要进行详尽的信号质量测试才能保证系统的可靠工作。对于DDR4及以下的标准来说，物理层一致性测试主要是发送的信号质量测试；对于DDR5标准来说，由于接收端出现了均衡器，所以还要包含接收测试。DDR信号质量的测试也是使用高带宽的示波器。对于DDR的信号，技术规范并没有给出DDR信号上升/下降时间的具体参数，因此用户只有根据使用芯片的实际快上升/下降时间来估算需要的示波器带宽。通常对于DDR3信号的测试，推荐的示波器和探头的带宽在8GHz;DDR4测试建议的测试系统带宽是12GHz;而DDR5测试则推荐使用16GHz以上带宽的示波器和探头系统。 自动化DDR测试DDR3的DIMM接口协议测试探头；

现做一个测试电路，类似于图5，驱动源是一个线性的60Ohms阻抗输出的梯形信号，信号的上升沿和下降沿均为100ps，幅值为1V。此信号源按照图6的三种方式，且其端接一60Ohms的负载，其激励为一800MHz的周期信号。在0.5V这一点，我们观察从信号源到接收端之间的时间延迟，显示出来它们之间的时延差异。其结果如图7所示，在图中只显示了信号的上升沿，从这图中可以很明显的看出，带有四个地过孔环绕的过孔时延同直线相比只有3ps，而在没有地过孔环绕的情况下，其时延是8ps。由此可知，在信号过孔的周围增加地过孔的密度是有帮助的。然而，在4层板的PCB里，这个就显得不是完全的可行性，由于其信号线是靠近电源平面的，这就使得信号的返回路径是由它们之间的耦合程度来决定的。所以，在4层的PCB设计时，为符合电源完整性（powerintegrity）要求，对其耦合程度的控制是相当重要的。

3.互联拓扑对于DDR2和DDR3，其中信号DQ、DM和DQS都是点对点的互联方式，所以不需要任何的拓扑结构，然而例外的是，在multi-rankDIMMs（DualInLineMemoryModules）的设计中并不是这样的。在点对点的方式时，可以很容易的通过ODT的阻抗设置来做到阻抗匹配，从而实现其波形完整性。而对于ADDR/CMD/CNTRL和一些时钟信号，它们都是需要多点互联的，所以需要选择一个合适的拓扑结构，图2列出了一些相关的拓扑结构，其中Fly-By拓扑结构是一种特殊的菊花链，它不需要很长的连线，甚至有时不需要短线（Stub）。对于DDR3，这些所有的拓扑结构都是适用的，然而前提条件是走线要尽可能的短。Fly-By拓扑结构在处理噪声方面，具有很好的波形完整性，然而在一个4层板上很难实现，需要6层板以上，而菊花链式拓扑结构在一个4层板上是容易实现的。另外，树形拓扑结构要求AB的长度和AC的长度非常接近（如图2）。考虑到波形的完整性，以及尽可能的提高分支的走线长度，同时又要满足板层的约束要求，在基于4层板的DDR3设计中，合理的拓扑结构就是带有少短线（Stub）的菊花链式拓扑结构。DDR4关于信号建立保持是的定义；

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由于DDR4的数据速率会达到3.2GT/s以上，DDR5的数据速率更高，所以对逻辑分析仪的要求也很高，需要状态采样时钟支持1.6GHz以上且在双采样模式下支持3.2Gbps以上的数据速率。图5.22是基于高速逻辑分析仪的DDR4/5协议测试系统。图中是通过DIMM条的适配器夹具把上百路信号引到逻辑分析仪，相应的适配器要经过严格测试，确保在其标称的速率下不会因为信号质量问题对协议测试结果造成影响。目前的逻辑分析仪可以支持4Gbps以上信号的采集和分析。 DDR4规范里关于信号建立；自动化DDR测试

DDR信号的读写分离方法；自动化DDR测试

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DDR信号的要求是针对DDR颗粒的引脚上的，但是通常DDR芯片采用BGA封装，引脚无法直接测试到。即使采用了BGA转接板的方式，其测试到的信号与芯片引脚处的信号也仍然有一些差异。为了更好地得到芯片引脚处的信号质量，一种常用的方法是在示波器中对PCB走线和测试夹具的影响进行软件的去嵌入(De-embedding)操作。去嵌入操作需要事先知道整个链路上各部分的S参数模型文件(通常通过仿真或者实测得到),并根据实际测试点和期望观察到的点之间的传输函数，来计算期望位置处的信号波形，再对这个信号做进一步的波形参数测量和统计。图5.15展示了典型的DDR4和DDR5信号质量测试环境，以及在示波器中进行去嵌入操作的界面。 自动化DDR测试

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