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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; c7 O. L# q, j7 `# X
0 Q" Y3 s. E: ?" Q% y# e
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。# g( W. Y0 I% p( q9 w

- z7 z+ b2 B1 e1 A: U+ P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:/ V" Q1 z7 ^' f* v
1.确认芯片是否有Pin-delay,绕线时要确保Pin-delay开关已经打开;
/ C- i: o( S! N* X8 {8 ~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);
3 |$ y* M' s, x2 J3 U7 L3. 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)。
: v/ |9 D) W+ P' E: a2 M4.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:& }" w; ~, O  [* E, E/ }: j

7 e" J5 O8 x2 G
4 ?' g6 B. y6 y1 b3 b) @
图1.单线和差分绕线方式示例
0 a+ z  B/ h7 @; J. C
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)。
2 }+ O" y1 ~/ B& W3 X. V
: J8 n7 U3 j4 L1. 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:4 X  ?6 B. c0 A, b
! L% N& v- j& n3 C

$ z6 I' ~5 W" s/ ~5 R5 |% [
图2:VDD电源处理

! T3 D& [% y- U$ S6 v2 \4 w% k) v5 ~. p. s3 C4 N0 L; b
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:) y$ i% v& N' |1 f6 O. d

8 A2 p/ \. W& v  P/ c0 n

, C; @$ n$ o& c  g3 y/ T8 W% j7 F
图3:VTT电源

6 X" a% }" D4 @5 ?5 Z6 _$ X, E- W0 H7 U! h, e2 I! F' \
3.VREF电源 。 9 Q" D( u, P9 V: u. I% P; n, I

' I8 }4 j0 @9 `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1 G. K4 w5 J# x3 n& V) b
如图4所示:
, A* n) V- r# Y' T% h8 m9 {0 a& Y, V5 ~4 q5 S9 b, s! j) i
9 h( B6 e# n! ]
图4:VREF电源
  m( _, }2 K$ b( W
5 S4 J: r, G4 H* e7 p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;
6 l2 |" r+ h: b* y$ @5 A! a

: p- `. h/ Q/ \- v
图5 : 小滤波电容的Fanout   

$ O" z6 Z, D: V: S                                                   ) F& U. ~# j. ^
Bulk电容的FANOUT% p& v( E; ]  o% k' ~, n9 {
5 K4 G9 \8 z8 U" r5 ~& s8 u7 I9 F
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。                                                                                    
. K; F2 M5 N+ Z

- T" N3 s2 `( F% l, E6 l3 W2 F
图6:储能电容的Fanout

6 o: l8 p: b9 `* _0 O
! q( u6 _# _7 t3 V2 m0 z( }6 D2 _
综上所述,我们常规DDR3的走线设计总结如下表:, {# Z, r: }6 u3 ]/ H: W' `

/ E- M* ~' A0 _4 j
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发表于 2017-2-10 16:52:32 | 显示全部楼层
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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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发表于 2017-2-14 10:16:14 | 显示全部楼层
小黑 发表于 2017-2-10 17:32
) g5 c3 P2 n! [3 p# q: \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
+ L2 K+ n3 I9 _, ]# x7 X
我们也会共享案例的。譬如关于DDR的有:% \4 J' A8 X4 M0 b) k
http://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/show.aspx?id=555
' m/ z* v+ d- }. S3 Y/ `0 Ghttp://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/Show.aspx?id=660
/ ^. j! ?! H7 C% V  V: q( phttp://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/Show.aspx?id=1017
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发表于 2017-2-16 16:50:19 | 显示全部楼层
支持一下,一定学习,谢谢分享
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发表于 2017-2-16 17:17:13 | 显示全部楼层

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