過(guò)孔當(dāng)?shù)�，高速DDR4信號(hào)該何去何從？

edadoc · 發(fā)表于 2020-2-27 11:33:46

一博科技自媒體高速先生原創(chuàng)文 | 黃剛

熟悉高速先生文章風(fēng)格的粉絲都知道，我們每一期小冊(cè)子都有不同的主題，那么大家有沒(méi)有留意我們寫(xiě)哪些主題的文章特別的多呢？這個(gè)時(shí)候不妨拿出你們珍藏已久的小冊(cè)子出來(lái)過(guò)一遍，你們就知道了哈（前提是……你們有）。你們會(huì)發(fā)現(xiàn)，有幾類(lèi)主題高速先生總是樂(lè)此不疲的深挖，例如高速串行，例如東哥的生產(chǎn)加工系列，也就是大家都耳熟能詳?shù)摹叭鐭煛�。�?dāng)然，你們還會(huì)發(fā)現(xiàn)有不少的文章是關(guān)于DDR的。

對(duì)！我們DDR的文章絕對(duì)占據(jù)很大的一部分篇幅，主要是因?yàn)閼?yīng)用的場(chǎng)景實(shí)在太多，幾乎每個(gè)板子上都會(huì)有形形色色的DDR系統(tǒng)，從一個(gè)顆粒到幾十個(gè)顆粒，從顆粒版本到DIMM版本，覆蓋了我們80%以上的板子。所以在本期的DesignCon文章解讀中，高速先生為大家?guī)?lái)一篇關(guān)于DDR應(yīng)用的文章，看看DDR的設(shè)計(jì)極限在哪里哈。

今天要給大家分享的文章如下，這次的題目很容易讀懂，就叫DDR4通道里，過(guò)孔的stub對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響分析。

那主要肯定是講過(guò)孔stub（殘樁）對(duì)DDR4的影響咯。首先呢作者對(duì)DDR4的信號(hào)質(zhì)量做了一些前提的判定和分析，例如要求通道的插損諧振頻率點(diǎn)要大于5倍的時(shí)鐘頻率，按本文分析的3200Mbps來(lái)說(shuō)的話，時(shí)鐘是1.6GHz，因此要求的諧振頻率點(diǎn)必須大于8GHz。

好，立馬進(jìn)入正題，看看作者是如何分情況對(duì)DDR4通道進(jìn)行分析的。他們主要對(duì)3種不同的場(chǎng)景進(jìn)行分析，一是顆粒版本的表層走線，那肯定就是沒(méi)有過(guò)孔stub了；二是顆粒版本的內(nèi)層走線，有過(guò)孔stub的情況；三是Dimm版本的內(nèi)層走線，不僅有過(guò)孔stub，還包括了Dimm條連接器這個(gè)阻抗不匹配的點(diǎn)。下圖就是三種不同case的示意圖。

既然是詳細(xì)的研究過(guò)孔stub對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響程度，那肯定是需要不同的過(guò)孔stub長(zhǎng)度的比較了。于是本文做了非常非常多的疊層進(jìn)行分析，過(guò)孔stub從14層的52.7mil（內(nèi)層走線都以L3層出線，分析不同疊層的最長(zhǎng)過(guò)孔stub的情況）到28層的124.7mil。幾乎涵蓋了99%的應(yīng)用需求。

另外，作者還給出了所使用的過(guò)孔的一些參數(shù)情況和進(jìn)行3D仿真的模型。

好，我們一起來(lái)看分析的結(jié)果吧。

首先case1，表層走線，沒(méi)有過(guò)孔stub的情況下，結(jié)果比較簡(jiǎn)單也比較明確，在3200Mbps的速率下信號(hào)質(zhì)量比較好，在-16次方的嚴(yán)格誤碼率下，眼圖仍有比較大的裕量。

那么進(jìn)行case2的分析了�？梢钥吹�，過(guò)孔stub長(zhǎng)度在73.1mil的時(shí)候是一個(gè)臨界點(diǎn)，這個(gè)時(shí)候眼圖剛好壓在-16次方誤碼率的mask，再往下的話就不能滿足該誤碼率的標(biāo)準(zhǔn)了。

那么case3呢，加上一個(gè)dimm條連接器之后的情況又會(huì)是如何呢？恩！是的，想到了會(huì)變差，但是，是不是沒(méi)想到差成這樣？？

可以看到在Dimm條應(yīng)用的情況下，50mil以上的stub都是有風(fēng)險(xiǎn)的，過(guò)不了-16次方誤碼率的標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)行完眼圖的分析后，我們?cè)賮?lái)看看頻域的分析，插損情況的對(duì)比。

首先進(jìn)行了case2的73mil臨界點(diǎn)和83mil不過(guò)的兩種情況的對(duì)比�？梢钥吹诫m然只是10mil的差別，但是從下圖紅色框標(biāo)出的幾個(gè)點(diǎn)的損耗情況都有比較大的差異，幾乎有30dB的區(qū)別。

而對(duì)比53mil的過(guò)孔stub長(zhǎng)度下顆粒版本和Dimm條應(yīng)用的情況如下�？梢钥吹紻imm條模式下也會(huì)有接近10dB的差異了。

最后，作者給出了在不同過(guò)孔stub情況下的成功率的預(yù)測(cè)，非常的直觀明了。