使用SystemSI进行DDR3信号仿真和时序分析实例
SystemSI是Cadence Allegro的一款系统级信号完整性仿真工具,它集成了 Sigrity强大的 电路板、封装等互连模型及电源分布网络模型的提取功能。目前SystemSI提供并行总线分析 和串行通道分析两大主要功能模块,本章介绍其中的并行总线分析模块,本书第5章介绍串 行通道分析模块。
SystemSI并行总线分析(Parallel Bus Analysis)模块支持IBIS和HSPICE晶体管模型, 支持传输线模型、S参数模型和通用SPICE模型,支持非理想电源地的仿真分析。它拥有强 大的眼图、信号质量、信号延时测量功能和详尽的时序分析能力,并配以完整的测量分析报 告供阅读和存档。下面我们结合一个具体的DDR3仿真实例,介绍SystemSI的仿真和时序分 析方法。本实例中的关键器件包括CPU、4个DDR3 SDRAM芯片和电源模块, DDR3一致性测试期间是否会对数据完整性产生影响?内蒙古PCI-E测试DDR3测试

DDR 规范的 DC 和 AC 特性
众所周知,对于任何一种接口规范的设计,首先要搞清楚系统中传输的是什么样的信号,也就是驱动器能发出什么样的信号,接收器能接受和判别什么样的信号,用术语讲,就是信号的DC和AC特性要求。
在DDR规范文件JEDEC79R的TABLE6:ELECTRICALCHARACTERISTICSANDDOOPERATINGCONDITIONS」中对DDR的DC有明确要求:VCC=+2.5v+0.2V,Vref=+1.25V+0.05VVTT=Vref+0.04V.
在我们的实际设计中,除了要精确设计供电电源模块之外,还需要对整个电源系统进行PI仿真,而这是高速系统设计中另一个需要考虑的问题,在这里我们先不讨论它,暂时认为系统能够提供稳定的供电电源。 内蒙古PCI-E测试DDR3测试是否可以在已通过一致性测试的DDR3内存模块之间混搭?

有其特殊含义的,也是DDR体系结构的具体体现。而遗憾的是,在笔者接触过的很多高速电路设计人员中,很多人还不能够说清楚这两个图的含义。在数据写入(Write)时序图中,所有信号都是DDR控制器输出的,而DQS和DQ信号相差90°相位,因此DDR芯片才能够在DQS信号的控制下,对DQ和DM信号进行双沿采样:而在数据读出(Read)时序图中,所有信号是DDR芯片输出的,并且DQ和DQS信号是同步的,都是和时钟沿对齐的!这时候为了要实现对DQ信号的双沿采样,DDR控制器就需要自己去调整DQS和DQ信号之间的相位延时!!!这也就是DDR系统中比较难以实现的地方。DDR规范这样做的原因很简单,是要把逻辑设计的复杂性留在控制器一端,从而使得外设(DDR存储心片)的设计变得简单而廉价。因此,对于DDR系统设计而言,信号完整性仿真和分析的大部分工作,实质上就是要保证这两个时序图的正确性。
DDRx接口信号的时序关系
DDR3的时序要求大体上和DDR2类似,作为源同步系统,主要有3组时序设计要求。 一组是DQ和DQS的等长关系,也就是数据和选通信号的时序;一组是CLK和ADDR/CMD/ CTRL的等长关系,也就是时钟和地址控制总线的关系;一组是CLK和DQS的关系, 也就是时钟和选通信号的关系。其中数据和选通信号的时序关系又分为读周期和写周期两个 方向的时序关系。
要注意各组时序的严格程度是不一样的,作为同组的数据和选通信号,需要非常严格的 等长关系。Intel或者一些大芯片厂家,对DQ组的等长关系经常在土25mil以内,在高速的 DDR3设计时,甚至会要求在±5mil以内。相对来说地址控制和时钟组的时序关系会相对宽松 一些,常见的可能有几百mil。同时要留意DQS和CLK的关系,在绝大多数的DDR设计里 是松散的时序关系,DDR3进行Fly-by设计后更是降低了 DQS和CLK之间的时序控制要求。 DDR3一致性测试是否适用于特定应用程序和软件环境?

双击PCB模块打开其Property窗口,切换到LayoutExtraction选项卡,在FileName处浏览选择备好的PCB文件在ExtractionEngine下拉框里选择PowerSL所小。SystemSI提供PowerSI和SPEED2000Generator两种模型提取引擎。其中使用PowerSI可以提取包含信号耦合,考虑非理想电源地的S参数模型;而使用SPEED2000Generator可以提取理想电源地情况下的非耦合信号的SPICE模型。前者模型提取时间长,但模型细节完整,适合终的仿真验证;后者模型提取快,SPICE模型仿真收敛性好,比较适合设计前期的快速仿真迭代。是否可以使用多个软件工具来执行DDR3内存的一致性测试?内蒙古PCI-E测试DDR3测试
DDR3一致性测试是否包括高负载或长时间运行测试?内蒙古PCI-E测试DDR3测试
常见的信号质量包括阈值电平、Overshoot、Undershoot、Slew Rate> tDVAC等,DDRx 信号质量的每个参数JEDEC都给出了明确的规范。比如DDR3要求Overshoot和Undershoot 分别为0.4V,也就是说信号幅值P・P值应该在-0.4-1.9V,但在实际应用中由于不适合信号 端接使DDR信号质量变差,通过仿真就可以找出合适端接,使信号质量满足JEDEC规范。 下面以DDR3 1066Mbps信号为例,通过一个实际案例说明DDR3信号质量仿真。
在本案例中客户反映实测CLK信号质量不好。CLK信号从CUP (U100)出来经过4片 DDR3 (U101、U102、U103、U104),在靠近控制芯片接收端颗粒(近的颗粒)的信号很 差,系统工作不到DDR3 1066Mbpso在对时钟信号做了终端上拉匹配后,可以正常工作。 内蒙古PCI-E测试DDR3测试