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DDR3布局的那些事(二)

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发表于 2017-2-10 16:36:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:一博科技/ i  h) i( D) G) U
" \" E- W3 l- e5 b, _  _  L$ A
DDR3的设计有着严格等长要求,归结起来分为两类(以64位的DDR3为例): 数据 (DQ,DQS,DQM):组内等长,误差控制在20MIL以内,组间不需要考虑等长;地址、控制、时钟信号:地址、控制信号以时钟作参考,误差控制在100MIL以内,Address、Control与CLK归为一组,因为Address、Control是以CLK的下降沿触发的由DDR控制器输出,DDR颗粒由CLK的上升沿锁存Address、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建立和保持时间。
1 ~" ]  u  f8 Y7 W6 ]
. l+ B+ @. i" j  E! @关注等长的目的就是为了等时,绕等长时需要注意以下几点:! X, B9 a: s6 K/ n9 f
1.确认芯片是否有Pin-delay,绕线时要确保Pin-delay开关已经打开; % ?5 Z: j$ P& \9 x' Z/ S+ J! B
2.同组信号走在同层,保证不会因换层影响实际的等时;同样的换层结构,换层前后的等长要匹配,即时等长;不同层的传播延时需要考虑,如走在表层与走在内层,其传播速度是不一样的,所以在走线的时候需要考虑,表层走线尽量短,让其差别尽量小(这也是为什么Intel的很多GUIDE上面要求,表层的走线长度不超过250MIL等要求的原因);
4 K1 r2 E* b- a, L# w+ @5 S3. Z轴的延时:在严格要求的情况下,需要把Z轴的延时开关也打开,做等长时需要考虑(allegro中层叠需要设置好,Z轴延时才是对的)。
% e9 f6 {& B- E+ C! d" n5 D3 Y4.蛇形绕线时单线按3W,差分按5W绕线(W为线宽)。且保证各BUS信号组内间距按3H, 不同组组间间距为5H (H为到主参考平面间距),DQS和CLK 距离其他信号间距做到5H以上。单线和差分绕线方式如下图1所示:8 X7 C: b8 T0 `3 K' ~6 @2 |

, X) D, E' @5 ^6 L/ @6 D
0 p4 u& S. c* _+ v2 z
图1.单线和差分绕线方式示例
' i5 U9 f; z" R* e4 e
而另一个核心重点便是电源处理。DDR3中有三类电源,它们是VDD(1.5V)、VTT(0.75V)、VREF(0.75V,包括VREFCA和VREFDQ)。
. t, }, G5 C& D: ]% H
  o' z3 C- w' U4 D# `1. VDD(1.5V)电源是DDR3的核心电源,其引脚分布比较散,且电流相对会比较大,需要在电源平面分配一个区域给VDD(1.5V);VDD的容差要求是5%,详细在JEDEC里有叙述。通过电源层的平面电容和专用的一定数量的去耦电容,可以做到电源完整性。VDD电源平面处理如下图2所示:* x/ V: D% l$ ]% h6 x% g

' h  H$ X8 @5 y- F4 f

$ m5 I. t* t' H2 L) u
图2:VDD电源处理

/ T" g. K9 ^! s! ~/ @. l6 O- d, R  A/ _9 \3 e; p
2. VTT电源,它不仅有严格的容差性,而且还有很大的瞬间电流;可以通过增加去耦电容来实现它的目标阻抗匹配;由于VTT是集中在终端的上拉电阻处,不是很分散,且对电流有一定的要求,在处理VTT电源时,一般是在元件面同层通过铺铜直接连接,铜皮要有一定宽度(120MIl)。VTT电源处理如图3所示:
% |4 J& }) f; u* A6 r. o
; z% v+ y: U- S, {% E+ m
* b$ M. T* C3 z
图3:VTT电源

0 D" J6 Z0 m: w6 B0 c/ H9 p
/ ^" H9 @4 [6 F5 q9 ~% k. @3.VREF电源 。
, }5 C5 u+ P2 B, x1 d* h# Z  w' ?/ O: ~" C' W, I* p
VREF要求更加严格的容差性,但是它承载的电流比较小。它不需要非常宽的走线,且通过一两个去耦电容就可以达到目标阻抗的要求。DDR3的VERF电源已经分为VREFCA和VREFDQ两部分,且每个DDR3颗粒都有单独的VREFCA和VREFDQ,因其相对比较独立,电流也不大,布线处理时也建议用与器件同层的铜皮或走线直接连接,无须在电源平面层为其分配电源。注意铺铜或走线时,要先经过电容再接到芯片的电源引脚,不要从分压电阻那里直接接到芯片的电源引脚。VREF电源处理
  ~' f, Y! l/ o' M  d如图4所示: 6 u$ d/ }7 n# I

) C! P% \( e4 c. j

/ H4 r& [8 j! v& {7 w图4:VREF电源( {  j3 I% @, W/ S& f
  R' @4 [2 O5 t1 L3 P! n7 e
滤波电容的FANOUT 小电容尽量靠近相应的电源引脚,电容的引线也要尽量短,并减少电源或地共用过孔;
  R5 L9 [  e% v$ l# ~( `
% ]( o8 ]9 k! \# B7 J9 Y8 J* Q
图5 : 小滤波电容的Fanout   
6 \" T! o( |' z9 s3 h9 S
                                                   
+ p/ V0 k" e# Z6 j- c- L! gBulk电容的FANOUT
+ [5 d/ M  b4 o6 v8 C* C/ l
4 z0 x5 ~) d2 f! M! \+ i电源的Bulk电容一般在设计中起到的是储能滤波的作用,在做Fanout时要多打孔,建议2个孔以上,电容越大需要过孔越多,也可以用铺铜的形式来做。电容的电源孔和地孔尽量靠近打,如图6所示。                                                                                    ; f7 u+ U1 N7 H4 S

2 n! T8 e0 Q& F
图6:储能电容的Fanout
, f4 J7 X6 n$ a; J/ O! L

5 Q; f" J' `5 N. }6 H9 J- D& `
综上所述,我们常规DDR3的走线设计总结如下表:
  P5 a; u7 d6 q- K
4 L( g  q$ E7 |# G  c# w) N+ i+ d+ ^
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水在道自成 + 1 资料很好,内容丰富
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发表于 2017-2-10 17:32:31 | 显示全部楼层
是否有相关的案例文件 给我们学习学习  看了很受用 感谢分享
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板子看上去舒服,PCB设计是一种艺术啊
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发表于 2017-2-11 10:55:17 | 显示全部楼层
学习了,,,,
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发表于 2017-2-13 13:03:20 | 显示全部楼层
好东西,学习下
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小黑 发表于 2017-2-10 17:32+ G: A& P# _. ]/ c* t
是否有相关的案例文件 给我们学习学习  看了很受用 感谢分享

1 X9 ]  M. N. T5 g: D我们也会共享案例的。譬如关于DDR的有:
; x7 _% X9 @$ whttp://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/show.aspx?id=555
- [3 S7 f4 F$ E0 z) y  q; Qhttp://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/Show.aspx?id=660
9 _+ A6 ?( b3 n/ y7 N; Rhttp://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/Show.aspx?id=1017
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支持一下,一定学习,谢谢分享
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