DDR存儲器電氣特性驗證

前言
幾乎每一個(gè)電子設備，從智能手機到服務(wù)器，都使用了某種形式的RAM存儲器。盡管閃存NAND繼續流行(由于各式各樣的消費電子產(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合，SDRAM仍然是大多數計算機以及基于計算機產(chǎn)品的主流存儲器技術(shù)。DDR是雙數據速率的SDRAM內存，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，減小功率和存儲設備的物理尺寸。

隨著(zhù)時(shí)鐘速率和數據傳輸速率不斷增加和性能的提高，設計工程師必須保證系統的性能指標，或確保系統內部存儲器和存儲器控制設備的互操作性，存儲器子系統的模擬信號完整性已成為設計工程師越來(lái)越多重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。許多性能問(wèn)題，甚至在協(xié)議層發(fā)現的問(wèn)題，也可以追溯到信號完整性問(wèn)題上。因此，存儲器的模擬信號完整性驗證已經(jīng)成為很多電子設計驗證關(guān)鍵的一步。

JEDEC(電子工程設計發(fā)展聯(lián)合協(xié)會(huì ))已經(jīng)明確規定存儲設備詳細測試要求，需要對抖動(dòng)、定時(shí)和電氣信號質(zhì)量進(jìn)行驗證。測試參數：如時(shí)鐘抖動(dòng)、建立和保持時(shí)間、信號的過(guò)沖、信號的下沖、過(guò)渡電壓等列入了JEDEC為存儲器技術(shù)制定的測試規范。但執行規范里的這些測試是一個(gè)很大的挑戰，因為進(jìn)行這些測試很可能是一個(gè)復雜而又耗時(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，并確保最準確的測試結果。在本應用文章中，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勝挑戰和簡(jiǎn)化驗證過(guò)程。

信號的獲取和探測
存儲器驗證的第一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題是如何探測并采集必要的信號。JEDEC標準規定的測試應在存儲器元件的BGA(球柵陣列結構的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(wú)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(xiàn)過(guò)程中設計測試點(diǎn)，或探測存儲器元件板的背面的過(guò)孔。雖然這些測試點(diǎn)沒(méi)有嚴格在“存儲器元件附近”，PCB走線(xiàn)長(cháng)度一般都比較短，對信號衰減的影響很小。當使用這種方法探測時(shí)，信號完整性通常是相當不錯的，可以進(jìn)行電氣特性的驗證。

圖1 DDR3雙列直插內存模塊(DIMM)“背面”的測試點(diǎn)

對于這種類(lèi)型應用，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(kāi)發(fā)了一種專(zhuān)為這種類(lèi)型的應用設計的探測解決方案。P7500系列探頭有4～20GHz的帶寬，是存儲器驗證應用的選擇。圖2說(shuō)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證的應用。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(mǎn)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用的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是泰克專(zhuān)有的TriMode(三態(tài))功能。這種獨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(hù)就可以使用探頭上控制按鈕或在示波器菜單來(lái)對差分和單端探測模式之間進(jìn)行切換。使用焊接探頭的+連接到單端數據或地址線(xiàn)，使用焊接探頭的-連接到另一相鄰線(xiàn)。然后用戶(hù)可以使用一個(gè)探頭，通過(guò)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(guò)背面過(guò)孔探測信號可能不是一種好的選擇。使用嵌入式存儲器設計，存儲器元件背面可能沒(méi)有可用的板上空間。甚至很多標準的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？

幸運的是，即使這樣情況，現在也有探測解決方案。泰克公司與Nexus科技公司合作開(kāi)發(fā)了所有標準DDR3和DDR2存儲器設備轉接板內插板組件。這些轉接板內插板使用插槽代替存儲器元件連接到被測設備。在轉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接板上。圖4是這種“連接”的示意圖。

圖4 DDR轉接板內插板組件