DDR 布線規范


1、DDR3管腳定義

》CK/CK# 全局差分時鍾,所有控制和地址輸入信號在CK上升沿和CK#的下降沿交叉處被采樣,輸出數據選通(DQS、DQS#)參考與CK和CK#的交叉點。

》CKE為時鍾使能信號,使能(高)和禁止(低)內電路和DRAM上的時鍾。由DDR3 SDRAM配置和操作模式決定特定電路被使能和禁止。CKE為低時,提供預充電和自刷新操作(所有Bank都處於空閑),或有效掉電(在任何Bank里的行有效)。CKE與掉電狀態的進入、退出以及自刷新的進入同步。CKE與自刷新的退出異步,輸入Buffer(除了CKE、CK#、RESET#和ODT)在掉電期間被禁止。輸入Buffer(除了CKE和RESET#)在自刷新期間被禁止。CKE的參考值是VREFCA。

》CS#為片選信號,使能(低)和禁止(高)命令譯碼,大部分CS#為高時,所有命令被屏蔽、CS#提供了多Bank系統的Bank選擇功能,CS#是命令代碼的一部分,CS#的參考值是VREFCA。

》ODT片上終端使能。ODT使能(高)和禁止(低)片內終端電阻,在正常操作使能時,ODT僅對下面的引腳有效:DQ[7:0]、DQS、DQS#和DM。如果通過LOAD MODE命令禁止,OTD輸入被忽略。OTD的參考值是VREFCA。

》BA0、BA1、BA2為BANK地址輸入,用來確定當前的命令操作對哪個BANK有效。BA[2:0]定義在LOAD MODE命令器件哪個模式(MR0、MR1、MR2)被裝載,BA[2:0]的參考值是VREFCA.

》A0~A9、A10/AP、A11、A12/BC#、A13為地址總線,為有效命令提供行地址,同時為讀、寫命令提供列地址和自動預充電位(A10),以便從某個Bank的內存陣列里選出一個位置。LOAD MODE命令器件,地址輸入提供一個操作碼。地址輸入的參考值是VRECA。A12/BC#是在模式寄存器(MR)使能時,A12在讀和寫命令期間被采樣,已決定burst chop(on-the-fly)是否被執行(HIGH=BL8執行burst chop)或者LOW-BC4不執行burst chop。

》RAS#、CAS#、WE#分別為 行 選擇、列 選擇與 寫 使能信號,低電平有效。這三個信號與CS#一起組成了DDR的命令信號。

》DM為數據 掩碼 (屏蔽)信號,寫數據時,當伴隨輸入數據的DM信號被采樣為高時,輸入數據被屏蔽。當然DM僅作為輸入腳,但是,DM負載設計成與DQ和DQS腳負載相匹配。DM的參考值是VREFCA。DM可選作為TDQS。

》DQ0~DQ7為數據總線,讀寫操作時的數據信號通過該總線輸入或輸出。

》RESET#為復位信號,低有效,參考值是VSS。

》DQS、DQS#為數據選通(鎖存)信號,雙沿有效,寫數據時輸入,信號沿與數據中心對齊、讀數據時輸出,信號沿以數據邊沿對齊。

》TDQS、TDQS#輸出信號,終端數據選通,當TDQS使能時,DM禁止,TDQS和TDDS提供終端電阻。

》VDD電源電壓1.5V±0.075V。

》VEDO為DQ電源1.5V±0.075V。為了降低噪聲,在芯片上進行了隔離。

》VREFCA為控制、命令、地址的參考電壓。VREFCA在所有時刻(包括自刷新)都必須保持規定的電壓。

》VREFDQ為數據的參考電壓。VREFDQ在所有時刻(除了自刷新)都必須保持規定的電壓。

》VSS為地。

》VSSQ為DQ地,為了降低噪聲,在芯片上進行了隔離。

》ZQ輸出驅動校准的外部參考,這個引腳應該連接240 ohm電阻到VSSQ。

2、啟動過程

       首先,芯片進入上電,在上電最小為200us的平穩電平后,等待500usCKE使能,在這段時間芯片內部開始狀態初始化,該過程與外部時鍾無關。在時鍾使能信號前(cke),必須保持最小10ns或者5個時鍾周期,除此之外,還需要一個NOP命令或者Deselect命令出現在CKE的前面。然后DDR3開始了ODT的過程,在復位和CKE有效之前,ODT始終為高阻。在CKE為高后,等待tXPR(最小復位CKE時間),然后開始從MRS中讀取模式寄存器。然后加載MR2、MR3的寄存器,來配置應用設置;然后使能DLL,並且對DLL復位。接着便是啟動ZQCL命令,來開始ZQ校准過程。等待校准結束后,DDR3就進入了可以正常操作的狀態。對於基本的配置過程,現在就可以結束了。

2、信號組大致分類

》地址線、時鍾差分、命令控制線,該組信號較多,布線不一定非要走在同一層

》8根數據高位、1根數據掩碼、1對數據鎖存差分,共11根線,同一組信號線走同一層。

》8根數據低位、1根數據掩碼、1對數據鎖存差分,共11根線,同一組信號線走同一層。

備注:同組信號必須走同一層,不同組信號可走不同層。

》電源和地

 

3、布線規則

>>信號線盡量不走頂層或底層,在焊盤就近打過孔,走中間層,頂層或底層信號走線傳輸速率相對中間層走線要慢,頂層和底層不走線,便於擺放元器件。

>>打過孔盡量對齊擺放,美觀、更有利於線拉通

>>同組信號中,優先拉通差分線,同時給差分線對提前多預留的空間,便於后續做等長。

>>布線滿足3W原則,如線寬W = 0.1mm,線與線的中心距離為3W = 0.3mm, 線與線邊沿的距離也就是2W = 0.2mm。防止信號間的串擾。

>>單端50 ohm,差分100 ohm。

>>完整的參考平面。

>>不要有其他信號穿插到DDR布線區域。

>>VREF電源線盡量走寬 >=20~30mil。

>>差分對誤差盡量控制在5mil。

>>數據線誤差盡量控制在+/-20mil

>>地址線誤差盡量控制在+/-50mil

4CPUDDRDDRDDR之間的擺放間距(參考別人的經驗值)

》一個CPU只對一個DDR時,間距大概900~1000mil,如果中間有串阻,范圍1000~1300mil

 

注意:這個距離不是CPU 中心到DDR中心的距離,而是CPUDDR相關的焊盤一個大致區域中心到DDR的中心。

 

 

 》一個CPU對兩個DDR時,兩個DDR相對CPU擺放時要嚴格對稱(也是相對O點進行對稱)。

 

5、走線方式:點對點,T型拓撲方式、菊花鏈拓撲方式

 

》點對點,一個CPU 僅對一個DDR, 只能用點對點的方式布線。

 

T型:一個CPU對兩個DDR 4DDR,線從A點到B點,B點分支分別到CD點。

 

》菊花鏈,一個CPU對兩個DDR 4DDR,下圖線從A點到B點,B點再到C點。

 

 

 小記:

>>菊花鏈方式的型號完整性相對好點,一般大品牌走的大都是菊花鏈。

>>快速的辨別是哪種方式,可以直接查看地址線組。

>>當有兩個DDR時,如何判定用T型還是用菊花鏈,主要看CPU的地址線焊盤的位置。

如果地址線的焊盤在CPU BGA的邊緣處,可以考慮用菊花鏈,如果是靠近中間考慮T型。

 

如果地址線的焊盤靠近邊沿的中間處,可以考慮T型方式。

 

最容易區分出DDR1/2/3,主要看電源電壓。 


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