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干货分享 | 更高、更快伴生更强要求,迎接DDR5内存验证和调试挑战
2022-02-17 09:17:22
来源:
泰克科技
世界正在经历一个前所未有的时代,数据呈爆发增长之势,随着新技术在更广泛的范围内实现,这一趋势预计将进一步加快。典型的实例包括:
5G
形式的下一代无线通信,领域不断扩展的
人工智能
和机器学习、
物联网
(IoT)、加密货币、虚拟现实,甚至
汽车
等诸多领域。在整个2021年,预计生成的数据达到了44万亿GB (440万亿亿字节),估计地球上每人每秒生成了1.7MB数据。这么庞大的数据量都需要比以往更快的速度进行存储、访问和分析,这就要求系统拥有更高的带宽,更高的存储密度,更高的整体性能。
更快的内存给DDR5
测试
带来新的挑战
为应对生成的数据量越来越高,必需提高内存性能,来存储、传送和处理所有这些信息。这个流程的主要瓶颈是内存能够访问和传送数据的速度。内存访问时间较慢,会导致整体系统性能拖后腿,而且数据吞吐量本身也受限于内存的传送速率。在历史上,高性能、快速访问内存的主导形式一直是双数据速率同步动态随机访问内存(DDR SDRAM)。DDR SDRAM是上个世纪90年代作为标准推出的,问世后得到极快速发展,2014年推出了第四代标准——DDR4。DDR4是一种内存接口,初期的数据传送速率为1600 MT/s,随着标准走向成熟,最后达到了3200 MT/s。这在电脑
处理器
只有8核时足够了,但当今28-64核多核
处理器
的问世(未来可望达到80 – 96核),则很明确,我们需要的内存性能已经超出了DDR4的能力范围。
为了帮助满足这一需求,业内正从DDR4迁移到下一代DDR内存标准——DDR5。DDR5将接替上一代标准,成为占主导地位的快速增长的标准。DDR5将在DDR4基础上,在初期提供3,200 MT/s的传送速率,最高可达6,400 MT/s,预计未来将扩展到高达8,400 MT/s。
DDR5带来了一系列全新的挑战,在实现和检验时必须克服这些挑战。更高的数据速率会扩大要求的
测试
设备带宽,要求新的流程来
测量
之前的方法
测量
不了的抖动,要求接收机均衡形式的全新DDR单元,甚至要引入新的采用夹具的标准化
测试
,这些都是DDR5验证面临的重大挑战。
解决方案:泰克
示波器
和TEKEXPRESS DDR TX软件
DDR5改进了性能,意味着要求更高性能的设备,来分析和
测试
DDR5赋能的器件。为满足这一性能需求,泰克开发了一种深入的解决方案,利用高带宽
示波器
和探头硬件,如DPO71604SX和P7716,同时采用全新的软件自动化平台。
图1. DDR5
测试
解决方案中使用的泰克工具。
泰克TekExpress DDR发射机(Tx)软件是一种专门设计的自动
测试
应用,可以根据JEDEC (联合电子器件工程委员会)规范中规定的参数验证和调试DDR5器件。泰克选项DDR5SYS (TekExpress DDR Tx)包括以下全部
测试
覆盖范围和多种调试工具:
DRAM元件
数据缓冲器/RCD元件
系统电路板
嵌入式系统
服务器和客户端/桌面
TekExpress DDR Tx支持根据DDR5 JEDEC规范
测量
50多种DDR5电气和定时参数。它内置多种强大的工具,协助进行表征和调试,如多选通功能、DDR5 DFE分析软件及用户可以全面控制
测试
条件的用户自定义采集模式。
泰克TekExpress DDR Tx解决方案拥有多种独特的创新功能,减少了
测试
中花费的工作量,加快了DDR系统和器件
测试
流程。TekExpress DDR Tx提供了一个简单的分步操作的简便易用的界面,加快了
测试
过程。
测试
和内存电路中采用的步骤
客户可以使用以下步骤,检验产品是否满足DDR5规范:
1. 把一只高阻抗泰克探头焊接到要
测试
的DDR子系统上,允许访问关心的电信号。
2. 泰克TekExpress DDR Tx软件分析探测到的信号,与DDR5规范进行对比。可以使用
示波器
上运行的其他软件,执行各种
测试
,如绘制眼图,
测量
相关电气参数。
图2是使用探头接入器件,执行系统级TX
测试
的一个实例。在这个实例中,片上系统(SOC)与被测器件(DRAM/RCD/ DB)通信,通过DDR总线传送双向业务。用户使用焊接在DRAM下面的内插器接入接口,使用高阻抗探头放大器探测接口。TekExpress DDR Tx软件为
测量
各种参数提供了必要的工具,如时钟抖动、读/写定时、甚至眼图。
图2. 系统级TX
测试
。
3.
测试
结束时,会生成一份
测试
通过/未通过报告,提供与被测器件、物理设置、被测参数与JEDEC规范对比等详细信息。
4. 如果某项指标未通过
测试
,或发生非预期的结果,可以进一步使用TekExpress DDR软件解决方案调试结果。
使用泰克SDLA64进行DFE接收机均衡和信号反嵌
信号传送速度不断提高和外形体积不断缩小,给下一代多千兆位设计和
测试
方法带来了多个挑战。外形越小,信号接入越难,得到的探测点会不理想,进而导致采集信号损耗和反射,因为理想的
测量
位置不存在阻抗断点。
DDR5的出现,使得DDR
测试
和调试以前采用的工具变得不够了。设计采用更高的数据速率,负载要求更加严格,顺利访问信号不能说不可能,但肯定会变得异常困难。解决这些问题的有效方法之一,是采用泰克串行数据链路分析(SDLA)软件包。通过SDLA功能,用户可以通过反嵌流程,消除
测试
设置(探头、内插器、电缆)的负载影响。不管是反射、插损、交叉耦合还是其他损伤,SDLA都提供了强大的功能,可以有效分析信号,就像这些效应不存在一样。这可以大大提高获得的
测量
的有效性和准确性,甚至会直接决定器件能否通过
测试
。
泰克DFE分析软件
DDR中第一次以4阶DFE (判定反馈均衡)的形式引入接收机均衡。在访问和分析DDR5信号时,这带来了额外的挑战。例如,即使在反嵌后,生成的眼图可能仍会闭上(图3)。为了让眼图进一步张开,必需实现DFE均衡。
泰克开发了各种工具,帮助解决DFE在
测试
过程中引入的问题。可以使用SDLA,分析来自器件的连续数据流,从而训练DFE增益和阶值。然后可以使用DFE特点,输入TekExpress DDR Tx自动化软件,在突发信号上生成应用DFE之后的眼图。另外还可以使用独立式DFE应用(TekExpress DDR Tx标配),在自动化框架以外应用DFE均衡后,用户可以手动生成和查看DDR信号。
图3. 使眼图中的眼睛张开的实例。
抖动噪底校准
DDR5对CLK、DQS和DQ提出了新的Rj/DJ抖动
测量
要求。此外,Rj指标大约在0.5ps (非常严格)。泰克开发了一种新的抖动噪底噪声校准技术,可以在泰克
示波器
上直接使用这种技术。该工具提供了一个选项,可以在噪声校准过程中包括探头、探头尖端和反嵌过滤器文件,考虑额外生成或放大的噪声。该工具全面集成
示波器
分析软件(DPOJET),从
测量
结果中消除
示波器
的噪声抖动。
总结
随着业界转向DDR5开发、
测试
和生产,要求新的硬件和软件工具,来解决DDR5
测试
带来的最新挑战。泰克开发了一系列高带宽
示波器
和探头,从DDR5器件中采集信号,同时为验证开发了强大的软件工具。访问Tek.com进一步了解我们的解决方案,观看与DDR5和泰克解决方案有关的视频演示或网上研讨会。
关于泰克科技
泰克公司总部位于美国俄勒冈州毕佛顿市,致力提供创新、精确、操作简便的
测试
、
测量
和监测解决方案,解决各种问题,释放洞察力,推动创新能力。70多年来,泰克一直走在数字时代前沿。欢迎加入我们的创新之旅,敬请登录:tek.com.cn
关键词:
DDR5
泰克
测试测量
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