DDR存儲器電氣特性驗(yàn)證

前言
幾乎每一個(gè)電子設(shè)備，從智能手機(jī)到服務(wù)器，都使用了某種形式的RAM存儲器。盡管閃存NAND繼續(xù)流行(由于各式各樣的消費(fèi)電子產(chǎn)品的流行)，由于SDRAM為相對較低的每比特成本提供了速度和存儲很好的結(jié)合，SDRAM仍然是大多數(shù)計(jì)算機(jī)以及基于計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的主流存儲器技術(shù)。DDR是雙數(shù)據(jù)速率的SDRAM內(nèi)存，已經(jīng)成為今天存儲器技術(shù)的選擇。DDR技術(shù)不斷發(fā)展，不斷提高速度和容量，同時(shí)降低成本，減小功率和存儲設(shè)備的物理尺寸。

隨著時(shí)鐘速率和數(shù)據(jù)傳輸速率不斷增加和性能的提高，設(shè)計(jì)工程師必須保證系統(tǒng)的性能指標(biāo)，或確保系統(tǒng)內(nèi)部存儲器和存儲器控制設(shè)備的互操作性，存儲器子系統(tǒng)的模擬信號完整性已成為設(shè)計(jì)工程師越來越多重點(diǎn)考慮的問題。許多性能問題，甚至在協(xié)議層發(fā)現(xiàn)的問題，也可以追溯到信號完整性問題上。因此，存儲器的模擬信號完整性驗(yàn)證已經(jīng)成為很多電子設(shè)計(jì)驗(yàn)證關(guān)鍵的一步。

JEDEC(電子工程設(shè)計(jì)發(fā)展聯(lián)合協(xié)會)已經(jīng)明確規(guī)定存儲設(shè)備詳細(xì)測試要求，需要對抖動、定時(shí)和電氣信號質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。測試參數(shù)：如時(shí)鐘抖動、建立和保持時(shí)間、信號的過沖、信號的下沖、過渡電壓等列入了JEDEC為存儲器技術(shù)制定的測試規(guī)范。但執(zhí)行規(guī)范里的這些測試是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫M(jìn)行這些測試很可能是一個(gè)復(fù)雜而又耗時(shí)的任務(wù)。擁有正確的工具和技術(shù)，可以減少測試時(shí)間，并確保最準(zhǔn)確的測試結(jié)果。在本應(yīng)用文章中，我們將討論針對存儲器測試的解決方案，這個(gè)方案能夠幫助工程師戰(zhàn)勝挑戰(zhàn)和簡化驗(yàn)證過程。

信號的獲取和探測
存儲器驗(yàn)證的第一個(gè)難點(diǎn)問題是如何探測并采集必要的信號。JEDEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試應(yīng)在存儲器元件的BGA(球柵陣列結(jié)構(gòu)的PCB)上。而FBGA封裝組件包括一個(gè)焊球連接陣列(這是出于實(shí)際目的)，無法進(jìn)入連接，如何進(jìn)行存儲器的探測呢？

一種解決方案是在PCB布線過程中設(shè)計(jì)測試點(diǎn)，或探測存儲器元件板的背面的過孔。雖然這些測試點(diǎn)沒有嚴(yán)格在“存儲器元件附近”，PCB走線長度一般都比較短，對信號衰減的影響很小。當(dāng)使用這種方法探測時(shí)，信號完整性通常是相當(dāng)不錯(cuò)的，可以進(jìn)行電氣特性的驗(yàn)證。

圖1 DDR3雙列直插內(nèi)存模塊(DIMM)“背面”的測試點(diǎn)

對于這種類型應(yīng)用，可以使用手持探頭，但是在多個(gè)探頭前端和測試點(diǎn)同時(shí)保持良好的電接觸非常困難。

考慮到有些JEDEC的測量要求三個(gè)或更多的測試點(diǎn)，加上其他信號如芯片選擇信號、RAS和CAS可能需要確定存儲器狀態(tài)，許多工程師常常選擇使用焊接式探頭進(jìn)行連接。

泰克公司開發(fā)了一種專為這種類型的應(yīng)用設(shè)計(jì)的探測解決方案。P7500系列探頭有4～20GHz的帶寬，是存儲器驗(yàn)證應(yīng)用的選擇。圖2說明了幾個(gè)可用的P7500系列探頭前端之一，這種探頭非常適合存儲器驗(yàn)證的應(yīng)用。這些微波同軸”前端在需要多個(gè)探測前端進(jìn)行焊接情況時(shí)提供了有效的解決方案，同時(shí)提供優(yōu)秀的信號保真度和4GHz帶寬，足已滿足存儲器DDR3@1600MT/s的測試需求。

圖2 P7500系列微波同軸探頭焊接到DIMM上

P7500系列探頭針對存儲器測試應(yīng)用的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是泰克專有的TriMode(三態(tài))功能。這種獨(dú)特的功能允許探頭不但可以測試+和-差分信號，又可以測試單端信號。使用探頭前端的三個(gè)焊接連接，用戶就可以使用探頭上控制按鈕或在示波器菜單來對差分和單端探測模式之間進(jìn)行切換。使用焊接探頭的+連接到單端數(shù)據(jù)或地址線，使用焊接探頭的-連接到另一相鄰線。然后用戶可以使用一個(gè)探頭，通過兩個(gè)單端測量模式之間切換，很容易地測量其中任何兩個(gè)信號。

圖3 P7500三態(tài)前端連接

然而，很多情況下通過背面過孔探測信號可能不是一種好的選擇。使用嵌入式存儲器設(shè)計(jì)，存儲器元件背面可能沒有可用的板上空間。甚至很多標(biāo)準(zhǔn)的DIMM，在板的兩面都有存儲器元件，以增加存儲密度。這種情況下，測試工程師怎樣才能探測到測試點(diǎn)呢？

幸運(yùn)的是，即使這樣情況，現(xiàn)在也有探測解決方案。泰克公司與Nexus科技公司合作開發(fā)了所有標(biāo)準(zhǔn)DDR3和DDR2存儲器設(shè)備轉(zhuǎn)接板內(nèi)插板組件。這些轉(zhuǎn)接板內(nèi)插板使用插槽代替存儲器元件連接到被測設(shè)備。在轉(zhuǎn)接板有探測的測試點(diǎn)，然后對齊到插槽上的位置。存儲器元件再插到轉(zhuǎn)接板上。圖4是這種“連接”的示意圖。

圖4 DDR轉(zhuǎn)接板內(nèi)插板組件