對于DDR2和DDR3,時鐘信號是以差分的形式傳輸的,而在DDR2里,DQS信號是以單端或差分方式通訊取決于其工作的速率,當以高度速率工作時則采用差分的方式。顯然,在同樣的長度下,差分線的切換時延是小于單端線的。
根據時序仿真的結果,時鐘信號和DQS也許需要比相應的ADDR/CMD /CNTRL和DATA線長一點。
另外,必須確保時鐘線和DQS布在其相關的ADDR/CMD/CNTRL和DQ線的當中。由于DQ和DM在很高的速度下傳輸,所以,需要在每一個字節里,它們要有嚴格的長度匹配,而且不能有過孔。
差分信號對阻抗不連續的度比較低,所以換層走線是沒多大問題的,在布線時優先考慮布時鐘線和DQS。
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5
串擾
在設計微帶線時,串擾是產生時延的一個相當重要的因素。通常,可以通過加大并行微帶線之間的間距來降低串擾的相互影響,然而,在合理利用走線空間上這是一個很大的弊端,所以,應該控制在一個合理的范圍里面。典型的一個規則是,并行走線的間距大于走線到地平面的距離的兩倍。
另外,地過孔也起到一個相當重要的作用,圖8顯示了有地過孔和沒地過孔的耦合程度,在有多個地過孔的情況下,其耦合程度降低了7 dB。考慮到互聯通路的成本預算,對于兩邊進行適當的仿真是必須的,當在所有的網線上加一個周期性的激勵,將會由串擾產生的信號抖動,通過仿真,可以在時域觀察信號的抖動,從而通過合理的設計,綜合考慮空間和信號完整性,選擇的走線間距。
信號及電源完整性
這里的電源完整性指的是在的信號切換情況下,其電源的容差性。當未符合此容差要求時,將會導致很多的問題,比如加大時鐘抖動、數據抖動和串擾。
這里,可以很好的理解與去偶相關的理論,現在從”目標阻抗”的公式定義開始討論。
Ztarget=Voltage tolerance/Transient Current (1)
在這里,關鍵是要去理解在最差的切換情況下瞬間電流(Transient Current)的影響,另一個重要因素是切換的頻率。在所有的頻率范圍里,去耦網絡必須確保它的阻抗等于或小于目標阻抗(Ztarget)。
在一塊 PCB上,由電源和地層所構成的電容,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,在電壓調節模塊里的大電容可以很好的進行去耦。而頻率在200MHz以上的,則應該由片上電容或專用的封裝好的電容進行去耦。
實際的電源完整性是相當復雜的,其中要考慮到IC的封裝、仿真信號的切換頻率和PCB耗電網絡。對于PCB設計來說,目標阻抗的去耦設計是相對來說比較簡單的,也是比較實際的解決方案。
在 DDR的設計上有三類電源,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,詳細在JEDEC里有敘述。通過電源層的平面電容和專用的一定數量的去耦電容,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,且通過一兩個去耦電容就可以達到目標阻抗的要求。由于Vref相當重要,所以去耦電容的擺放盡量靠近器件的管腳。
然而,對VTT的布線是具有相當大的挑戰性,因為它不只要有嚴格的容差性,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算出來。最終,可以通過增加去耦電容來實現它的目標阻抗匹配。
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勢,所以,去耦電容的數量將大大增加,尤其是小于10 nF的高頻電容。詳細的計算和仿真可以通過EDA工具來實現。
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