2020年7月，DDR 5新標準誕生，令人興奮的DDR5技ji術shu保bao證zheng了le更geng高gao的de數shu據ju速su率lv和he更geng低di的de功gong耗hao。這zhe是shi接jie口kou設she計ji人ren員yuan熟shu悉xi的de承cheng諾nuo。但dan是shi
，就jiu像xiang生sheng活huo中zhong的de大da多duo數shu事shi情qing一yi樣yang
，沒mei有you免mian費fei的de午wu餐can。降jiang低di功gong耗hao和he提ti高gao速su度du的de進jin步bu伴ban隨sui著zhe設she計ji複fu雜za性xing的de增zeng加jia。 DDR5與前幾代產品之間最顯著的區別是判決反饋均衡的引入
，這是串行鏈路係統中用於改善接收信號完整性的一項技術。

 

隨著新技術的發展

，本文將研究DDR5上下文中的一些基本信號完整性概念。第一部分介紹了眼圖：quedingxinhaowanzhengxingdezhibiao。dierbufentongguojianzhadanmaichongxiangyinglaimiaoshuxinhaowanzhengxingwentidegenbenyuanyin。disanbufenguidinglexinhaowanzhengxingfashengwentishidejiejuefangan。

 

眼圖確定信號完整性

 

眼圖是評估通道信號完整性的主要指標。它是通過對通道接收的偽隨機二進製序列（PRBS）的適當處理而創建的。為了在存儲器操作的“寫”周期的上下文中創建眼圖，控製器（發送器）通過通道發送PRBS到達存儲器模塊（接收器）。在存儲模塊上接收到的PRBS模式被劃分為具有相同時間間隔的段。然後將具有相同時間間隔的這些片段彼此堆疊以創建眼圖。

 

在圖1zhong，youlianggelansedeyantuhehongsedeyantumoban。tongguojiangtongdaoshuchuduandeyantuyumobanjinxingbijiao，keyiquedingtongdaodexinhaowanzhengxing。mobanshijieshouyuzhidetuxingbiaoda。mobanxianshiduiyugeidingdewumalv（BER），接收信號的可接受時序和幅度。

 

如圖1zuocesuoshi
，yanjingshizhangkaide。dangshuchuyantuheyantumobanzhijianmeiyouzhongdieshi，gaitongdaojuyoulianghaodexinhaowanzhengxing。ruguoshuchuyantuyumobanbuzhongdie，zejieshouqikeyigenjujieshoudaodemonidianyadianpingheshixuquedingshuzi1或數字0。另一方麵，如果存在違反模型的情況（如圖1右側所示）
，則眼睛會閉合，接收器無法區分數字1或數字0。

眼圖為工程師提供了給定通道性能的指標。當接收器的眼睛合上時，需要其他分析技術來確定閉眼的根本原因。

 

DDR5中的頻率相關損耗和反射

 

DDR5標準中指定的主要問題是反射和與頻率有關的損耗[1]。圖2顯示了從控製器到存儲模塊的DQ線的單脈衝響應。單脈衝響應是從控製器發送單脈衝（數字脈衝）時在存儲模塊上接收到的波形。

 

在圖2中(zhong)，紅(hong)色(se)虛(xu)線(xian)是(shi)通(tong)道(dao)中(zhong)沒(mei)有(you)反(fan)射(she)或(huo)與(yu)頻(pin)率(lv)相(xiang)關(guan)的(de)損(sun)耗(hao)的(de)理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)。以(yi)藍(lan)色(se)表(biao)示(shi)，隨(sui)著(zhe)理(li)想(xiang)脈(mai)衝(chong)的(de)擴(kuo)展(zhan)，觀(guan)察(cha)到(dao)通(tong)道(dao)的(de)頻(pin)率(lv)相(xiang)關(guan)損(sun)耗(hao)。通(tong)道(dao)中(zhong)的(de)反(fan)射(she)會(hui)在(zai)稍(shao)後(hou)出(chu)現(xian)。由(you)於(yu)單(dan)個(ge)脈(mai)衝(chong)的(de)擴(kuo)散(san)和(he)反(fan)射(she)會(hui)幹(gan)擾(rao)其(qi)他(ta)脈(mai)衝(chong)
，因(yin)此(ci)人(ren)們(men)常(chang)將(jiang)其(qi)稱(cheng)為(wei)符(fu)號(hao)間(jian)幹(gan)擾(rao)（ISI）。

 

 

由頻率相關損耗引起的ISI在串行鏈路通道中很常見
，而由阻抗不連續性引起的反射問題則是DDR特有的。

 

DDR5中的決策反饋均衡

 

如ru果guo信xin號hao完wan整zheng性xing問wen題ti的de根gen本ben原yuan因yin是shi與yu頻pin率lv有you關guan的de損sun耗hao
，那na麼me最zui直zhi接jie的de解jie決jue方fang案an是shi減jian少shao通tong道dao的de長chang度du或huo在zai製zhi造zao過guo程cheng中zhong使shi用yong低di損sun耗hao的de材cai料liao。為wei了le使shi反fan射she量liang最zui小xiao，走zou線xian應ying設she計ji為wei可ke控kong阻zu抗kang。如ru果guo通tong過guo適shi當dang的de通tong道dao長chang度du，製zhi造zao材cai料liao和he阻zu抗kang控kong製zhi使shi眼yan圖tu保bao持chi閉bi合he，則ze接jie收shou器qi處chu的de均jun衡heng可ke以yi幫bang助zhu進jin一yi步bu改gai善shan/張開接收器中的眼圖。

 

在DDR5中
，指定了四抽頭決策反饋均衡（DFE）來減輕損耗和反射，而不放大噪聲。每個抽頭代表一個單位間隔，四抽頭DFE在zai當dang前qian接jie收shou的de比bi特te之zhi後hou最zui多duo校xiao正zheng四si個ge單dan位wei間jian隔ge。顧gu名ming思si義yi，決jue策ce反fan饋kui均jun衡heng算suan法fa對dui每mei個ge接jie收shou到dao的de比bi特te做zuo出chu決jue策ce，並bing將jiang比bi特te的de修xiu改gai反fan饋kui給gei接jie收shou器qi。

 

在DFE算法中，接收到的模擬波形首先到達符號檢測器。符號檢測器確定接收到的模擬波形代表數字1還是數字0。如果檢測到的符號是數字符號
，則模擬波形的縮放版本將是加入原始數字以強調下一個數字0。如果檢測到的符號是數字0，則將模擬波形的縮放版本添加到原始波形中，以強調下一個數字1。

 

圖3的左側顯示了幾乎閉合的眼圖。通過應用DFE，幾乎可以閉眼。如圖3的右側所示，DFE算法成功地打開了幾乎閉合的眼睛圖。 DFE均衡眼圖的另一個獨特功能是睜眼前後的扭結。

 

 

隨著數據速率的提高，人們看到了串行鏈路和DDR之間的技術融合。在DDR5之前
，無需進行均衡即可使接收器處的像樣張開。隨著對更高速度和更低功耗的推動，均衡已經成為適當睜眼的必要條件。

 

盡jin管guan在zai接jie收shou器qi處chu配pei備bei一yi個ge均jun衡heng器qi以yi改gai善shan眼yan圖tu是shi令ling人ren欣xin慰wei的de，但dan仍reng然ran需xu要yao適shi當dang地di設she計ji信xin道dao損sun耗hao和he走zou線xian阻zu抗kang，以yi便bian均jun衡heng可ke以yi對dui係xi統tong性xing能neng產chan生sheng最zui積ji極ji的de影ying響xiang。

 

為了更好地理解不同通道設計和均衡功能之間的平衡，使用電子設計自動化（EDA）軟ruan件jian作zuo為wei虛xu擬ni原yuan型xing環huan境jing驗yan證zheng也ye已yi成cheng為wei必bi需xu。通tong過guo將jiang虛xu擬ni樣yang機ji的de結jie果guo和he實shi際ji設she計ji的de測ce量liang結jie果guo相xiang結jie合he，可ke以yi形xing成cheng一yi個ge強qiang大da的de設she計ji工gong作zuo流liu程cheng
，以yi應ying對dui新xin的de令ling人ren興xing奮fen的de技ji術shu。
（來源：是德科技
，作者：Tim Wang Lee）