DDR測試技術和定時分析工具是否跟上了時代步伐

DDR是雙倍數(shù)據(jù)速率的SDRAM內存，如今大多數(shù)計算機系統(tǒng)、服務器產品的主流存儲器技術，并且不斷向嵌入式系統(tǒng)應用領域滲透。孰不知，隨著iPhone等大牌智能手機的采納，DDR內存儼然成為智能手機轉變的方向之一，例如韓國泛泰去年底最新推出的Android智能手機Vega X就搭載了512MB的DDR2內存。

DDR技術不斷發(fā)展，并行總線達到了串行技術的速度，時鐘速度達到1GHz。目前，DDR3現(xiàn)在已經(jīng)具備1.6Gb/s的數(shù)據(jù)速率，而DDR3-1866及更高速率版本正在開發(fā)中，很快就會出現(xiàn)在市場上。目前主流的DDR2也有多種速度、多種容量和多種規(guī)格,從DDR-266的266MT/S、133MHz、2.5V電壓，已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)在的DDR2-1066的1066MT/S、533MHz、1.8V電壓。另外，低能耗DDR(LP-DDR，用于便攜式計算機)和顯存GDDR也是DDR的發(fā)展變化版本。目前主流的DDR也有多種速度、多種容量和多種規(guī)格,從DDR-266的266MT/S、133MHz、2.5V電壓，已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)在的DDR3-1600,1.5V電壓。另外，低能耗DDR(LP-DDR，用于便攜式計算機)也是DDR的發(fā)展趨勢之一。

圖1： DDR存儲器的設計正超過千兆位數(shù)據(jù)速率，時鐘速度就要達到1GHz，帶來了更大的測試挑戰(zhàn)。

技術的升級和應用領域的拓展，都使DDR存儲器的驗證和測試更具挑戰(zhàn)性。高數(shù)據(jù)速率和時鐘速度使得時序余量更緊張，導致串擾、阻抗匹配和抖動問題加劇，這需要使用高速測試測量技術和性能更高的測試測量工具，以獲得更好的信號捕獲能力、測試精度等。 DDR測試要點和難點

鑒于DDR的stub(短線)拓撲結構和緊張的時序容限，在驗證和測試中要求檢驗多種指標，包括：電氣電源和信號電源質量，噪聲、毛刺和地彈/地跳;時鐘信號質量，上升時間和下降時間/slew rate ;命令、地址和數(shù)據(jù)有效窗口(建立/保持時間);DQS/DQ/時鐘偏斜。

DDR數(shù)據(jù)速率的不斷提升使得存儲系統(tǒng)的信號完整性問題日益凸顯。因此必須將物理層的信號與系統(tǒng)級的時序關聯(lián)起來，避免時序沖突、協(xié)議背離、時鐘抖動以及由總線引發(fā)的錯誤，確保存儲系統(tǒng)準確工作。需要關聯(lián)的時序包括：存儲器初始化時序；SDRAM模式寄存器操作(MSR);讀/寫數(shù)據(jù)有效窗口;休眠狀態(tài)的時序;普通工作狀態(tài)的時序。

至于DDR測試的難點，泰克的技術支持工程師余嵐最近在IIC-China的一場研討會中指出：“第一，DDR數(shù)據(jù)信號DQ和DQS是雙向的，所以讀信號和寫信號會同時出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上，比較難分離那些數(shù)據(jù)是讀數(shù)據(jù)哪些數(shù)據(jù)是寫數(shù)據(jù);第二，就是探測問題，DDR2或者3使用的是BGA封裝，測試管腳隱藏在芯片的底下，因此探頭的選擇非常重要。另外由于DDR2和DDR3速率非常高，所以對于帶寬和探測信號保真度要求就格外的高，而且很多時候我們光靠示波器已經(jīng)滿足不了測試的要求了，需要聯(lián)合比如邏輯分析儀等進行協(xié)議和時序的聯(lián)合測試?！?

余嵐表示，帶寬/上升時間、采樣率、觸發(fā)方式、內存軟件、探頭是DDR測試選擇示波器的重要考量指標，其中帶寬/上升時間是重中之重，包括連接、信號保真度。但需要聯(lián)合邏輯分析儀等設備時，通道數(shù)和采樣率是最重要的考慮因素。

業(yè)界速度最快、最完整的DDR測試解決方案

對于DDR信號路徑(通道)鑒定和電路板/DIMM檢驗，泰克公司帶有TDR模塊和S參數(shù)分析軟件的DSA8200采樣示波器可以幫助工程師高效、簡單地完成阻抗測量、插入損耗和回波損耗、串擾等測量項目，完成整個分析項目只需幾分鐘。該示波器的采樣帶寬>70GHz，最有最低的抖動本底，改善了阻抗測量精度和分辨率(Z-Line)，1M的存儲深度可保證對高頻信號的長時間測試。

對于DDR的模擬特性和物理層調試，泰克帶寬達20GB的DPO/DSA/MSO70000B高性能示波器和相關探測、測量軟件將是非常不錯的選擇，一個方案同時支持DDR1/2/3、LP-DDR、GDDR3。當然，特別值得一提的是還要搭配泰克公司的突破性探測工具和技術。不過，余嵐介紹說：“對于經(jīng)費預算有限且DDR測試要求稍低的中小公司而言，泰克最新推出的高性價比中端示波器MSO/DPO5000也是不錯的選擇?！?

眾所周知，不論是智能手機等直接將DRAM芯片焊接在PCB上的嵌入式設計還是計算機系統(tǒng)的標準化DIMM存儲卡，因為如今DDR2和DDR3都是采用FBGA封裝，所以DRAM芯片的探測都是非常困難，因為以往的邏輯分析儀和示波器探頭都不能探測到焊球，而通過連接器、PCB板或過孔這些測試點都不能真正代表DRAM內部情況。為此，泰克創(chuàng)業(yè)界先河，與Nexus公司合作，開發(fā)出BGA芯片插座，該插座分為Socket版本和焊接版本，配合泰克公司的P7500系列TriMode(三模)專利探頭，可提供探測信號的完美保真度。

圖2：Nexus公司開發(fā)的BGA芯片插座(分成socket版本和焊接版本)確保了DDR探測信號保真度。 泰克的TriMode(三模)探測技術使用單條探頭與DUT鏈接，不僅可完成傳統(tǒng)差分測量，而且可切換成在任一輸入上進行獨立單端測量或直接進行共模測量。以往，完成這些需要3個獨立探頭(見圖3)。