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更高、更快伴生更強要求,迎接DDR5內(nèi)存驗證和調(diào)試挑戰(zhàn)

發(fā)布時間:2022-02-11 來源:泰克科技 責任編輯:lina

【導讀】世界正在經(jīng)歷一個前所未有的時代,數(shù)據(jù)呈爆發(fā)增長之勢,隨著新技術(shù)在更廣泛的范圍內(nèi)實現(xiàn),這一趨勢預(yù)計將進一步加快。典型的實例包括:5G形式的下一代無線通信,領(lǐng)域不斷擴展的人工智能和機器學習、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、加密貨幣、虛擬現(xiàn)實,甚至汽車等諸多領(lǐng)域。


世界正在經(jīng)歷一個前所未有的時代,數(shù)據(jù)呈爆發(fā)增長之勢,隨著新技術(shù)在更廣泛的范圍內(nèi)實現(xiàn),這一趨勢預(yù)計將進一步加快。典型的實例包括:5G形式的下一代無線通信,領(lǐng)域不斷擴展的人工智能和機器學習、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、加密貨幣、虛擬現(xiàn)實,甚至汽車等諸多領(lǐng)域。在整個2021年,預(yù)計生成的數(shù)據(jù)達到了44萬億GB (440萬億億字節(jié)),估計地球上每人每秒生成了1.7MB數(shù)據(jù)。這么龐大的數(shù)據(jù)量都需要比以往更快的速度進行存儲、訪問和分析,這就要求系統(tǒng)擁有更高的帶寬,更高的存儲密度,更高的整體性能。


更快的內(nèi)存給DDR5測試帶來新的挑戰(zhàn)


為應(yīng)對生成的數(shù)據(jù)量越來越高,必需提高內(nèi)存性能,來存儲、傳送和處理所有這些信息。這個流程的主要瓶頸是內(nèi)存能夠訪問和傳送數(shù)據(jù)的速度。內(nèi)存訪問時間較慢,會導致整體系統(tǒng)性能拖后腿,而且數(shù)據(jù)吞吐量本身也受限于內(nèi)存的傳送速率。在歷史上,高性能、快速訪問內(nèi)存的主導形式一直是雙數(shù)據(jù)速率同步動態(tài)隨機訪問內(nèi)存(DDR SDRAM)。DDR SDRAM是上個世紀90年代作為標準推出的,問世后得到極快速發(fā)展,2014年推出了第四代標準——DDR4。DDR4是一種內(nèi)存接口,初期的數(shù)據(jù)傳送速率為1600 MT/s,隨著標準走向成熟,最后達到了3200 MT/s。這在電腦處理器只有8核時足夠了,但當今28-64核多核處理器的問世(未來可望達到80 – 96核),則很明確,我們需要的內(nèi)存性能已經(jīng)超出了DDR4的能力范圍。


為了幫助滿足這一需求,業(yè)內(nèi)正從DDR4遷移到下一代DDR內(nèi)存標準——DDR5。DDR5將接替上一代標準,成為占主導地位的快速增長的標準。DDR5將在DDR4基礎(chǔ)上,在初期提供3,200 MT/s的傳送速率,最高可達6,400 MT/s,預(yù)計未來將擴展到高達8,400 MT/s。


DDR5帶來了一系列全新的挑戰(zhàn),在實現(xiàn)和檢驗時必須克服這些挑戰(zhàn)。更高的數(shù)據(jù)速率會擴大要求的測試設(shè)備帶寬,要求新的流程來測量之前的方法測量不了的抖動,要求接收機均衡形式的全新DDR單元,甚至要引入新的采用夾具的標準化測試,這些都是DDR5驗證面臨的重大挑戰(zhàn)。


解決方案:泰克示波器和TEKEXPRESS DDR TX軟件


DDR5改進了性能,意味著要求更高性能的設(shè)備,來分析和測試DDR5賦能的器件。為滿足這一性能需求,泰克開發(fā)了一種深入的解決方案,利用高帶寬示波器和探頭硬件,如DPO71604SX和P7716,同時采用全新的軟件自動化平臺。


更高、更快伴生更強要求,迎接DDR5內(nèi)存驗證和調(diào)試挑戰(zhàn)

圖1. DDR5測試解決方案中使用的泰克工具。


泰克TekExpress DDR發(fā)射機(Tx)軟件是一種專門設(shè)計的自動測試應(yīng)用,可以根據(jù)JEDEC (聯(lián)合電子器件工程委員會)規(guī)范中規(guī)定的參數(shù)驗證和調(diào)試DDR5器件。泰克選項DDR5SYS (TekExpress DDR Tx)包括以下全部測試覆蓋范圍和多種調(diào)試工具:

●DRAM元件

●數(shù)據(jù)緩沖器/RCD元件

●系統(tǒng)電路板

●嵌入式系統(tǒng)

●服務(wù)器和客戶端/桌面


TekExpress DDR Tx支持根據(jù)DDR5 JEDEC規(guī)范測量50多種DDR5電氣和定時參數(shù)。它內(nèi)置多種強大的工具,協(xié)助進行表征和調(diào)試,如多選通功能、DDR5 DFE分析軟件及用戶可以全面控制測試條件的用戶自定義采集模式。


泰克TekExpress DDR Tx解決方案擁有多種獨特的創(chuàng)新功能,減少了測試中花費的工作量,加快了DDR系統(tǒng)和器件測試流程。TekExpress DDR Tx提供了一個簡單的分步操作的簡便易用的界面,加快了測試過程。


測試和內(nèi)存電路中采用的步驟


客戶可以使用以下步驟,檢驗產(chǎn)品是否滿足DDR5規(guī)范:


1. 把一只高阻抗泰克探頭焊接到要測試的DDR子系統(tǒng)上,允許訪問關(guān)心的電信號。


2. 泰克TekExpress DDR Tx軟件分析探測到的信號,與DDR5規(guī)范進行對比。可以使用示波器上運行的其他軟件,執(zhí)行各種測試,如繪制眼圖,測量相關(guān)電氣參數(shù)。


圖2是使用探頭接入器件,執(zhí)行系統(tǒng)級TX測試的一個實例。在這個實例中,片上系統(tǒng)(SOC)與被測器件(DRAM/RCD/ DB)通信,通過DDR總線傳送雙向業(yè)務(wù)。用戶使用焊接在DRAM下面的內(nèi)插器接入接口,使用高阻抗探頭放大器探測接口。TekExpress DDR Tx軟件為測量各種參數(shù)提供了必要的工具,如時鐘抖動、讀/寫定時、甚至眼圖。


更高、更快伴生更強要求,迎接DDR5內(nèi)存驗證和調(diào)試挑戰(zhàn)

圖2. 系統(tǒng)級TX測試。


3. 測試結(jié)束時,會生成一份測試通過/未通過報告,提供與被測器件、物理設(shè)置、被測參數(shù)與JEDEC規(guī)范對比等詳細信息。


4. 如果某項指標未通過測試,或發(fā)生非預(yù)期的結(jié)果,可以進一步使用TekExpress DDR軟件解決方案調(diào)試結(jié)果。


使用泰克SDLA64進行DFE接收機均衡和信號反嵌


信號傳送速度不斷提高和外形體積不斷縮小,給下一代多千兆位設(shè)計和測試方法帶來了多個挑戰(zhàn)。外形越小,信號接入越難,得到的探測點會不理想,進而導致采集信號損耗和反射,因為理想的測量位置不存在阻抗斷點。


DDR5的出現(xiàn),使得DDR測試和調(diào)試以前采用的工具變得不夠了。設(shè)計采用更高的數(shù)據(jù)速率,負載要求更加嚴格,順利訪問信號不能說不可能,但肯定會變得異常困難。解決這些問題的有效方法之一,是采用泰克串行數(shù)據(jù)鏈路分析(SDLA)軟件包。通過SDLA功能,用戶可以通過反嵌流程,消除測試設(shè)置(探頭、內(nèi)插器、電纜)的負載影響。不管是反射、插損、交叉耦合還是其他損傷,SDLA都提供了強大的功能,可以有效分析信號,就像這些效應(yīng)不存在一樣。這可以大大提高獲得的測量的有效性和準確性,甚至會直接決定器件能否通過測試。


泰克DFE分析軟件


DDR中第一次以4階DFE (判定反饋均衡)的形式引入接收機均衡。在訪問和分析DDR5信號時,這帶來了額外的挑戰(zhàn)。例如,即使在反嵌后,生成的眼圖可能仍會閉上(圖3)。為了讓眼圖進一步張開,必需實現(xiàn)DFE均衡。


泰克開發(fā)了各種工具,幫助解決DFE在測試過程中引入的問題。可以使用SDLA,分析來自器件的連續(xù)數(shù)據(jù)流,從而訓練DFE增益和階值。然后可以使用DFE特點,輸入TekExpress DDR Tx自動化軟件,在突發(fā)信號上生成應(yīng)用DFE之后的眼圖。另外還可以使用獨立式DFE應(yīng)用(TekExpress DDR Tx標配),在自動化框架以外應(yīng)用DFE均衡后,用戶可以手動生成和查看DDR信號。


更高、更快伴生更強要求,迎接DDR5內(nèi)存驗證和調(diào)試挑戰(zhàn)

圖3. 使眼圖中的眼睛張開的實例。


抖動噪底校準


DDR5對CLK、DQS和DQ提出了新的Rj/DJ抖動測量要求。此外,Rj指標大約在0.5ps (非常嚴格)。泰克開發(fā)了一種新的抖動噪底噪聲校準技術(shù),可以在泰克示波器上直接使用這種技術(shù)。該工具提供了一個選項,可以在噪聲校準過程中包括探頭、探頭尖端和反嵌過濾器文件,考慮額外生成或放大的噪聲。該工具全面集成示波器分析軟件(DPOJET),從測量結(jié)果中消除示波器的噪聲抖動。


總結(jié)


隨著業(yè)界轉(zhuǎn)向DDR5開發(fā)、測試和生產(chǎn),要求新的硬件和軟件工具,來解決DDR5測試帶來的最新挑戰(zhàn)。泰克開發(fā)了一系列高帶寬示波器和探頭,從DDR5器件中采集信號,同時為驗證開發(fā)了強大的軟件工具。訪問Tek.com進一步了解我們的解決方案,觀看與DDR5和泰克解決方案有關(guān)的視頻演示或網(wǎng)上研討會。

(來源:泰克科技)


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