【应用】Keysight示波器和逻辑分析仪助力DDR 3，DDR 4，DDR 5存储器测试和调试

时间： 2018-11-27 来源：Keysignt

DDR概述

DDR（双倍数据速率）是一种内存芯片技术，其发展主要由数据中心内的服务器驱动。这些数据中心作为所有数据的枢纽，对最新的内存技术有极大的需求，需要内存技术功耗更低、密度更高、传输速度更快。服务器推动了对下一代DDR的需求，下一代DDR一旦价格合理，消费者就会受益。随着价格的下降，它们会应用在个人电脑和笔记本电脑中。

2007年发布了DDR3标准，2012年发布了DDR4。现在，DDR5在望。一些创新设计师已经开始开发DDR5技术，联合电子设备工程委员会(JEDEC，一个标准化机构)预计将于明年发布该标准。

DDR4优于DDR3之处

•传输速度更快

•效率提高

•数据完整性得到提高

•内存增加

DDR3的传输速度是800-2133MT/ s（每秒兆传输）。而DDR4是1600-3200MT/s，是其前代产品传输速度的两倍。它还仅使用1.2伏电压，不仅提高了效率，延长了电池寿命，还减少了DDR3的1.5伏所要求的负载。DDR4技术中的循环冗余校验（CRC）和片上奇偶校验检测也通过添加额外的命令和地址传输验证来提高数据完整性。此外，DDR4内存存储能力提高了四倍。DDR3的最大内存为128 GB，而DDR4可存储512 GB。

DDR5只会更好

DDR5传输速度和内存预计将再次翻倍，DDR5提供超过6GT/s的内存和一个太比特的内存，这意味着：
•更快的传输速度
•提高效率
•更多的内存

测试挑战
信号的完整性

DDR设计中最常见的信号完整性挑战是内存控制器的时序问题。您很可能在设计中购买了内存控制器，而不是定制的话，您需要调整电路板和内存控制器之间的时序。从历史上看，只需运行程序和保持时间测试即可验证数据传输。在过去，速度较慢，因此边距更宽，这意味着如果您通过设置和保持时间测试，那么您有足够的空间来宣布您的DDR2或DDR3设计符合规格。

然而，速度越快，利润越高。如果您使用的是DDR4或DDR5，就不能用DDR2或DDR3的验证方法了，验证DDR4需要一个眼图。

DDR4标准要求规范内的随机抖动和误码率具有特定的裕度和容差。根据这个标准，您可以在示波器中创建掩模。掩模限定示波器显示器上的区域，其中必须保留波形以满足标准要求。如果眼睛闭合过多并进入面罩，很可能会出现误码并且指示失败。

图1，作为合规性应用测试的一部分执行的DDR4掩码测试。眼睛中央的灰色矩形是面罩

我们预测DDR5眼睛会因为DDR5的速度增加而关闭。如果是这样的话，您需要使用均衡技术来打开眼睛来验证您的设计。此外，DDR5规范是在DRAM的球上定义的，但是您不能在芯片内部进行探测。相反，你不得不探测通道，但这并不能告诉你眼睛是在芯片内是打开还是关闭。因此，需要判决反馈均衡器来消除信道的脉冲响应效应。

数据损坏

在验证DDR 4、LPDDR 4、DDR 5或LPDDR 5设计时，遇到的一个常见症状是数据损坏。数据损坏有多种原因，要么是信号完整性问题，要么是功能问题。示波器验证和调试信号的完整性(包括眼睛大小、升降时间和功率完整性)，而逻辑分析仪用于调试和验证存储系统的功能或协议合规性。存储设备没有按照正确顺序或在指定的时间内接收到正确的命令时，功能问题可能导致数据损坏和系统崩溃。测试对于识别这些错误及其原因至关重要，无论是物理错误还是功能错误，这样您就可以调试设计并防止出现故障。

测试设备缓解挑战

您可以使用符合性测试软件，使测试和调试更容易。符合性测试软件在示波器上运行，以帮助验证设计的信号完整性和物理层。它自动执行符合性测试，验证您的设计，并生成一个通过或失败的报告。您需要做的就是将信号连接到示波器上并运行应用程序。

为了测试设计的功能或协议合规性，正确的逻辑分析仪可以同时捕获所有DDR信号（DIMM/SODIMM设计中的100多个信号），数据速率高达4200MT/s，每个信号的跟踪深度高达400M样本。强大的分析软件解码内存协议事务，并提供流经系统的流量的多个视图和图表。视图和图表帮助验证工程师快速浏览交通流，以确定关注的领域。协议符合性验证软件识别内存系统中的确切问题。

结论

DDR是一种存储芯片技术，在过去10年中已经发展了2代，目前正在定义下一代。每一代都提高了速度、效率和内存容量。但是，随着标准允许更多的数据以更快的速度传输，利润率降低，因此设计工作和测试变得更具挑战性，示波器和合规性软件可以缓解一些挑战。如果您正在进行功能和协议合规性，逻辑分析仪可以帮助您测试和调试您的设计。

以下是测试DDR的推荐测试设备和软件：

DDR1和 DDR2

•S系列示波器
•N5413C Infiniium系列示波器的DDR2和LPDDR2合规性测试应用
•U4164A 逻辑分析仪系统或16864A台式逻辑分析仪
•B4661A，B4661A-1FP，B4661A-1TP，B4661A-1NP，B4661A-3FP，B4661A-3TP，B4661A-3NP

DDR3

•V系列示波器

•U7231C Infiniium系列示波器的DDR2和LPDDR2合规性测试应用

•U4164A逻辑分析仪系统或16864A台式逻辑分析仪

•逻辑分析仪软件B4661A，B4661A-1FP，B4661A-1TP，B4661A-1NP，B4661A-3FP，B4661A-3TP，B4661A-3NP，B4661A-4FP，B4661A-4TP，B4661A-4NP

DDR4

•V系列示波器（8GHz或更高）
•N6462B Infiniium系列示波器的DDR4合规性测试应用
•U4164A逻辑分析仪系统，U4164A-02G速度升级
•逻辑分析仪软件B4661A，B4661A-1FP，B4661A-1TP，B4661A-1NP，B4661A-3FP，B4661A-3TP，B4661A-3NP，B4661A-4FP，B4661A-4TP，B4661A-4NP

DDR5

•V系列示波器（13GHz或更高）

•U4164A逻辑分析仪系统，U4164A-02G速度升级

•逻辑分析仪软件B4661A，B4661A-5FP，B4661A-5TP，B4661A-5NP

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