DDR 芯片的 PCB 设计要点
发布时间:2023-10-11 15:11:16
DDR 芯片的 PCB 设计要点
1. 定义
DDR:Double Date Rate 双倍速率同步动态随机存储器。
DDR、DDR2、DDR3常用规格:
2. 阻抗控制要求
单端走线控制 50 欧姆,差分走线控制 100 欧姆
1. 地址线(Address Line)阻抗控制要求:为了减小地址线上的反射和信号干扰,通常要求地址线的阻抗匹配,并确保阻抗的稳定性和一致性。
2. 数据线(Data Line)阻抗控制要求:为了减小数据线上的反射和信号干扰,通常要求数据线的阻抗匹配,并确保阻抗的稳定性和一致性。
3. 时钟线(Clock Line)阻抗控制要求:时钟线的阻抗匹配对于DDR总线的稳定性和数据传输速率至关重要,通常要求时钟线的阻抗匹配,并确保阻抗的稳定性和一致性。
4. 总线终端阻抗控制要求:为了减小总线的反射和信号干扰,常常使用总线终端阻抗匹配技术,确保总线的阻抗和信号匹配,提高信号的完整性和传输质量。
5. PCB(Printed Circuit Board)设计要求:DDR阻抗控制还包括对PCB布线的要求,包括准确计算和设置阻抗值、控制阻抗偏差等,以确保信号的传输质量和性能。
总的来说,DDR阻抗控制要求是为了保证DDR总线的信号完整性和稳定性,减小反射和信号干扰,提高数据传输速率和质量。具体的阻抗数值和要求会根据具体的DDR规格和设计要求而有所差异,需要在设计过程中进行详细的分析和优化。
3. DDR 布局要求
通常,根据器件的摆放方式不同而选择相应的拓扑结构。
在DDR PCB布局设计中,有一些常见的要求和指导原则,以确保总线信号的完整性和稳定性:
1. 分层布局(Layer stackup):使用合适的分层布局,通常采用多层PCB,其中一些层用于信号引线和电源/地平面。分层布局可以有效地减少信号之间的干扰,并提供良好的电源/地参考平面。
2. 地平面(Ground plane):确保足够大块的地平面,作为信号引线之间的隔离层,并提供良好的回流路径,以减少信号的干扰和噪音。
3. 信号引线的走向和长度匹配:为了保持信号传输的完整性,对于关键的时钟和数据线,要求他们的走向和长度匹配,并采用相同的层间穿越方式。
4. 地与电源引线的匹配:为了减少地与电源引线之间的噪声干扰,建议对它们进行匹配,确保它们彼此间的长度和走向相似。
5. 适当的隔离:在布局中,应将关键信号(如时钟线)与其他信号,尤其是高速信号,保持一定的物理距离,以减少干扰。
6. 信号线的屏蔽和阻尼:在布局中,可以考虑使用屏蔽技术和阻尼电阻,以减少信号的串扰和反射。
7. 地和电源的引脚布局:在DDR组件的引脚布局中,要注意地和电源引脚的布局和连接,以确保它们在布局中的位置和连接方式符合DDR设计要求。
8. 差分信号匹配:对于差分信号,如数据和地址线,要求它们的匹配和走线长度一致,以保持信号的平衡和抗干扰能力。
请注意,DDR PCB布局设计需要考虑诸多因素,包括DDR规格、频率、时钟速度等。因此,确保与DDR芯片厂商的规格和设计要求保持良好的沟通和协作,是非常重要的。
A、DDR*1 片,一般采用点对点的布局方式,靠近主控,相对飞线 Bank 对称。间距可以按照是实际要求进行调整,推荐间距为 500-800mil。
B、DDR*2 片,布局相对主控飞线 Bank 对称,常采用 T 型拓扑结构, 推荐间距如下:
等长要求 L1+L2=L1+L3
C、DDR*4 片,以下列出了常用的 4 片 DDR 布局拓扑结构。
针对于 DDR2,这些拓扑结构都是能适用的,只是有少许的差别。
若PCB布线空间允许,Address/Command、Control、CLK,应优先采用单纯的“T”型拓扑结构,并尽可能缩短分支线长度,如上面拓扑结构的B图所示。
等长要求 L1+L2+L6=L1+L2+L7=L1+L3+L4=L1+L3+L5
然而,菊花链式拓扑结构被证明在 SI 方面是具有优势的。对于 DDR3 的设计, 特别是在 1600 Mbps 时,则一般采用 D 所示菊花链拓扑结构进行设计。
PCB 布线空间有限的,可以采用“T”型拓扑和菊莲拓扑混合的结构,如下图所示:
混合拓扑结构中“T”型拓扑的要求与两片DDR2/3 相同。
等长要求 L1+L3+L2=L1+L4+L5
4. 信号分组以及走线要求(以下以4片DDR3设计进行说明)
A、32条数据线(DATA0-DATA31)、4条DATAMASKS(DQM0-DQM3), 4对DATASTROBES差分线(DQS0P/ DQS0M—DQS3P/DQS3M)
这36条线和4对差分线分为四组:
再将剩下的信号线分为三类:
Address/Command 、Control与CLK归为一组,因为它们都是以CLK的下降沿由DDR控制器输出,DDR颗粒由CLK 的上升沿锁存Address/Command、Control 总线上的状态,所以需要严格控制CLK 与Address/Command、Control 之间的时序关系,确保DDR颗粒能够获得足够的、最佳的建立/保持时间。
B、误差控制,差分对对内误差尽量控制在5mil以内;数据线组内误差尽量控制在+-25mil以内,组间误差尽量控制在+-50mil以内。
Address/Command 、Control全部参照时钟进行等长,误差尽量控制在+-100mil 以内。
C、数据线之间间距要满足3W原则,控制线、地址线必要时可稍微放宽到2W~3W, 其他走线离时钟线20mil或至少3W以上的间距,以减小信号传输的串扰问题。
D、VERF电容需靠近管脚放置,VREF走线尽量短,且与任何数据线分开,保证其不受干扰(特别注意相邻上下层的串扰),推荐走线宽度>=15mil。
E、DDR设计区域,这个区域请保障完整的参考平面,如下方图片所示:
淼森波实验室测试项目