DDR5

在預(yù)計(jì)將于今年夏季發(fā)布的DDR5標(biāo)準(zhǔn)中，DRAM將被指定涵蓋DFE（判決反饋均衡）能力。 而在實(shí)踐中，DFE建模就意味著創(chuàng)建和使用AMI模型。 實(shí)際上，近十年來用于分析串行鏈路的技術(shù)正在擴(kuò)展應(yīng)用到并行存儲器接口領(lǐng)域。

然而，SerDes和DRAM在本質(zhì)上存在著一些差異。 串行鏈路通常很長且有損耗，而DRAM則較短且損耗較少。 低損耗貌似值得稱贊，在某些方面它確實(shí)如此，但是反射會在低損耗鏈路中持續(xù)長時間的反彈，而在較長的串行鏈路中則由于高損耗而迅速衰減。 這就是DRAM需要使用DFE的原因：DFE會消除錯誤并解決反射問題。 SerDes中僅有一個發(fā)射器和一個接收器； 但是像PC和服務(wù)器這樣的系統(tǒng)通常在同一條總線上有多個DIMM，有時還會有未插入的插槽，以上這些都會使反射問題變得更加棘手。

雖然JEDEC尚未最終完成DDR5標(biāo)準(zhǔn)，但是不論是我們的知識產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、DRAM供應(yīng)商，還是我們在全力開發(fā)新一代信號完整性（SI）方案的Sigrity產(chǎn)品線團(tuán)隊(duì)，都不希望耗時在等待上。 開發(fā)進(jìn)展刻不容緩，我們需要及時地做出必要的改變和調(diào)整，以在最終標(biāo)準(zhǔn)出臺時滿足用戶要求。

AMI Builder

AMI Builder的目標(biāo)是使用戶能夠從已知、良好的AMI模塊庫中快速構(gòu)建符合IBIS的AMI模型，而不是從頭開始在空白文本編輯器上費(fèi)力編寫容易出錯的代碼。 如果用戶不具備類似C語言的良好的軟件開發(fā)專業(yè)知識，那么應(yīng)用難度無疑會陡然增加。

AMI Builder的基本方法是為發(fā)射器配置諸如FFE（前饋均衡）等構(gòu)件。然后向?qū)鲿钣脩魧?shù)進(jìn)行設(shè)置，某些情況下也會對參數(shù)進(jìn)行自動計(jì)算。 例如，上圖顯示的是為FFE設(shè)置參數(shù)，然后令其計(jì)算抽頭值。 圖表可以直接從向?qū)髦欣L制，而無需執(zhí)行仿真。

接收器路徑如上圖所示。AGC表示自動增益控制，CTE（或CTLE）是連續(xù)時間（線性）均衡器，DFE代表判決反饋均衡。 信號從通道左側(cè)進(jìn)入，在右側(cè)則輸出數(shù)據(jù)和已恢復(fù)的時鐘。

一旦在向?qū)髦性O(shè)置好選項(xiàng)，模型就會立即被編譯成DLL并可進(jìn)行仿真和測試。在測試過程中，模塊可以根據(jù)需要被啟用、禁用、編輯或刪除。該流程的一大優(yōu)勢是可以令用戶專注于架構(gòu)而無需費(fèi)心編碼，同時為用戶提供輕松迅捷地按鈕式模型創(chuàng)建方式。

AMI建模和AMI Builder技術(shù)最初為SerDes應(yīng)用程序而開發(fā)，現(xiàn)已擴(kuò)展到DDR應(yīng)用領(lǐng)域。

針對DDR4的AMI

DDR4已經(jīng)帶來了一些新挑戰(zhàn)，特別是DQ掩膜一致性檢查。該功能可確保眼睛保持在掩膜之外，從而保證系統(tǒng)正常工作。 如上圖所示，掩膜是中間的矩形框，而信號則成功地圍繞其周，這意味著眼睛已睜開到足以符合標(biāo)準(zhǔn)的程度。

誤碼率（BER）分析也必不可少，因此我們需要通道仿真和浴盆曲線。 這里的浴盆曲線和與其同名的可靠性浴盆曲線毫無關(guān)系，后者用于在半導(dǎo)體使用壽命的開始和結(jié)束時顯示高故障率（即早期故障期和后期老化期）。信號完整性浴盆曲線是通過給輸入信號添加抖動和噪聲來得到的。上圖的中心窗格即顯示浴盆曲線。其中有兩個浴盆，一個是使用抖動來獲得水平的（時間角度）浴盆，另一個則是使用噪聲來獲得垂直的（信號角度）浴盆。

由于需要的比特?cái)?shù)量極大（數(shù)十萬甚至數(shù)百萬），使用IBIS-AMI模型估算BER仿真是唯一真正可行的方法。 去年夏季，Cadence為DDR4提供了第一款I(lǐng)BIS-AMI模型，并于今年初在DesignCon上進(jìn)行展示。

與串行鏈路相比，DDR的另一個變化是：由于它是一個并行接口，因而存在碼間干擾和同步開關(guān)噪聲，這些都需要在總線特性仿真中捕獲。

針對DDR5的AMI

首先請注意，JEDEC還沒有最終確定DDR5標(biāo)準(zhǔn)，因而任何改變都有可能發(fā)生。但是既然已經(jīng)臨近發(fā)布，那么關(guān)鍵問題如數(shù)據(jù)速率的改變幾率則非常之低。如下是相關(guān)描述：

基于掩膜的合規(guī)性檢查（應(yīng)用于DDR4中，前文已做討論）將繼續(xù)進(jìn)行

電源電壓將從DDR4的1.2V降至DDR5的1.1V

數(shù)據(jù)速率將高達(dá)6.4 Gbps

片上端接（上拉VDDQ）可用于地址總線，而不僅僅局限于數(shù)據(jù)總線

FFE、CTLE和DFE預(yù)計(jì)將在控制器端用于數(shù)據(jù)總線

數(shù)據(jù)總線方面，DFE也將應(yīng)用于內(nèi)存端

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如此看來，通道仿真和AMI Builder將成為引領(lǐng)未來設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，特別是對于需要首次創(chuàng)建AMI模型的新一代工程師而言。