DDR的三大關鍵技術詳解
出處:啟芯硬件設計 發(fā)布于:2020-11-05 13:56:21
1、差分時鐘
差分時鐘是DDR的一個非常重要的設計,是對觸發(fā)時鐘進行校準,主要原因是DDR數(shù)據(jù)的雙沿采樣。由于數(shù)據(jù)是在時鐘的上下沿觸發(fā),造成傳輸周期縮短了一半,因此必須要保證傳輸周期的穩(wěn)定以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸,這就對CK的上下沿間距有了 的控制的要求。一般說來,因為溫度、電阻性能的改變等原因,CK上下沿間距可能發(fā)生變化,此時與其反相的CK#就起到糾正的作用,因為,CK上升沿快下降沿慢,CK#則是上升沿慢下降沿快。也就是,與CK反相的CK#保證了觸發(fā)時機的準確性。

2、數(shù)據(jù)選取脈沖(DQS)
DQS是DDRSDRAM中的另一項關鍵技術,它的功能是用來在一個時鐘周期內(nèi)準確的區(qū)分出每個傳輸周期,并便于接收方準確接收數(shù)據(jù)。每一顆芯片都有一個DQS信號線,它是雙向的,在寫入時它用來傳送由芯片發(fā)來的DQS信號,讀取時,則由內(nèi)存生成DQS向芯片發(fā)送。因此可以認為DQS就是數(shù)據(jù)的同步信號。

我們知道DDR之前的SDR就是使用clock來同步的,因此理論上,DQ的讀寫時序完全可以由clock來同步。但是,由于速度提高之后,可用的時序余量越來越小,而引入DQS是為了降低系統(tǒng)設計的難度和可靠性,也就是可以不用考慮DQ和clock之間的直接關系,只用分組考慮DQ和DQS之間的關系,很容易同組同層處理。
DQ和DQS只是組成了源同步時序的傳輸關系,可以保證數(shù)據(jù)在接收端被正確的鎖存,但是IC工作時,內(nèi)部真正的同步時鐘是clock而不是DQS,數(shù)據(jù)要在IC內(nèi)部傳輸存儲同樣需要和clock(內(nèi)部時鐘比外部時鐘慢)去同步,所以就要求所有的DQ信號還是同步的,而且和clock保持一定的關系,所以就要控制DQS和clock之間的延時了。

在寫入時,以DQS的高/低電平期中部為數(shù)據(jù)周期分割點,而不是上/下沿,但數(shù)據(jù)的接收觸發(fā)仍為DQS的上/下沿。
3、延遲鎖定回路(DLL)
第三個關鍵技術是DLL技術,也就是延遲鎖定回路。需要這種技術的原因是,內(nèi)外時鐘的不同步問題。內(nèi)外時鐘不同步在SDRAM中就存在了,不過因為它的工作/傳輸頻率較低,所以內(nèi)外同步問題并不突出。但是,DDRSDRAM對時鐘的 性有著很高的要求,而DDRSDRAM有兩個時鐘,一個是外部的總線時鐘,一個是內(nèi)部的工作時鐘,在理論上DDRSDRAM這兩個時鐘應該是同步的,但由于種種原因,比如溫度、電壓波動而產(chǎn)生延遲使兩者很難同步,更何況時鐘頻率本身也有不穩(wěn)定的情況。我們熟悉的DDRSDRAM的tAC就是因為內(nèi)部時鐘與外部時鐘有偏差而引起的,它很可能造成因數(shù)據(jù)不同步而產(chǎn)生錯誤。

怎么解決呢?實際上,因為不同步就是一種正/負延遲,如果延遲不可避免,那么若是設定一個延遲值,如一個時鐘周期,那么內(nèi)外時鐘的上升與下降沿還是同步的。鑒于外部時鐘周期也不會 統(tǒng)一,所以需要根據(jù)外部時鐘動態(tài)修正內(nèi)部時鐘的延遲來實現(xiàn)與外部時鐘的同步,這就是DLL的任務。
DLL主要的目的就是生成一個延遲量給內(nèi)部時鐘,來補充正負不同步造成的正負延遲。
有了這些技術就構成了內(nèi)存帝國的 基本的元素,之后的DDR2,DDR3和DDR4以及 的DDR5將以此為基礎,內(nèi)存的功耗及頻率得到 又 的飛躍。
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