DDR存储器电气特性验证

　　前言

　　几乎每一个电子设备，从智能手机到服务器，都利用了某种情势的RAM 存储器 。尽管闪存NAND持续风行(由于各式各样的消费电子产品的风行)，由于SDRAM为相对较低的每比特成本供给了速度和存储很好的联合，SDRAM仍然是大多数电脑以及基于电脑产品的主流存储器技术。 DDR 是双数据速率的SDRAM内存，已经成为今天存储器技术的选择。DDR技术不断发展，不断进步速度和容量，同时降低成本，减小功率和存储设备的物理尺寸。

　　随着时钟速率和数据传输速率不断增长和性能的进步，设计工程师必须保证系统的性能指标，或确保系统内部存储器和存储器把持设备的互操作性，存储器子系统的模仿信号完整性已成为设计工程师越来越多重点考虑的问题。许多性能问题，甚至在协议层创造的问题，也可以追溯到信号完整性问题上。因此，存储器的模仿信号完整性 验证 已经成为很多电子设计验证要害的一步。

　　JEDEC(电子工程设计发展联合协会)已经明确规定存储设备详细测试恳求，需要对抖动、定时和电气信号质量进行验证。测试参数：如时钟抖动、建立和保持时间、信号的过冲、信号的下冲、过渡电压等列入了JEDEC为存储器技术制定的测试规范。但履行规范里的这些测试是一个很大的寻衅，因为进行这些测试很可能是一个复杂而又耗时的任务。拥有正确的工具和技术，可以减少测试时间，并确保最正确的测试成果。在本利用文章中，我们将讨论针对存储器测试的解决方案，这个方案能够援助工程师克服寻衅和简化验证过程。

　　信号的获取和探测

　　存储器验证的第一个难点问题是如何探测并采集必要的信号。JEDEC标准规定的测试应在存储器元件的BGA(球栅阵列结构的 PCB )上。而FBGA封装组件包含一个焊球连接阵列(这是出于实际目标)，无法进入连接，如何进行存储器的探测呢？

　　一种解决方案是在PCB布线过程中设计测试点，或探测存储器元件板的背面的过孔。虽然这些测试点没有严格在“存储器元件附近”，PCB走线长度一般都比较短，对信号衰减的影响很小。当利用这种方法探测时，信号完整性通常是相当不错的，可以进行 电气特点 的验证。

图1 DDR3双列直插内存模块(DIMM)“背面”的测试点

　　对于这种类型利用，可以利用手持探头，但是在多个探头前端和测试点同时保持良好的电接触非常艰苦。

　　考虑到有些JEDEC的测量恳求三个或更多的测试点，加上其他信号如芯片选择信号、RAS和CAS可能需要断定存储器状态，许多工程师常常选择利用焊接式探头进行连接。

　　泰克公司开发了一种专为这种类型的利用设计的探测解决方案。P7500系列探头有4～20GHz的带宽，是存储器验证利用的选择。图2阐明了几个可用的P7500系列探头前端之一，这种探头非常合适存储器验证的利用。这些微波同轴”前端在需要多个探测前端进行焊接情况时供给了有效的解决方案，同时供给精良的信号保真度和4GHz带宽，足已满足存储器 DDR3@1600MT/s 的测试需求。

图2 P7500系列微波同轴探头焊接到DIMM上

　　P7500系列探头针对存储器测试利用的另一个优点是泰克专有的TriMode(三态)功效。这种奇特的功效容许探头不但可以测试+和-差分信号，又可以测试单端信号。利用探头前端的三个焊接连接，用户就可以利用探头上把持按钮或在示波器菜单来对差分和单端探测模式之间进行切换。利用焊接探头的+连接到单端数据或地址线，利用焊接探头的-连接到另一相邻线。然后用户可以利用一个探头，通过两个单端测量模式之间切换，很容易地测量其中任何两个信号。

图3 P7500三态前端连接

　　然而，很多情况下通过背面过孔探测信号可能不是一种好的选择。利用嵌入式存储器设计，存储器元件背面可能没有可用的板上空间。甚至很多标准的DIMM，在板的两面都有存储器元件，以增长存储密度。这种情况下，测试工程师怎样才干探测到测试点呢？

　　荣幸的是，即使这样情况，现在也有探测解决方案。泰克公司与Nexus科技公司合作开发了所有标准DDR3和DDR2存储器设备转接板内插板组件。这些转接板内插板利用插槽代替存储器元件连接到被测设备。在转接板有探测的测试点，然后对齐到插槽上的地位。存储器元件再插到转接板上。图4是这种“连接”的示意图。

图4 DDR转接板内插板组件

　　Nexus转接奇特的特点是利用专有插座和保存了每一个焊料的组成部分。这使得调换转接板和存储器元件时不需要重新焊接，从而增长了机动性，同时也降低了由于多次焊接操作带来不牢固的电气连接的风险。

　　转接板内插板嵌入了小型隔离电阻，尽可能接近存储器的BGA焊盘。这些电阻与P7500系列探头前端电网络完整匹配，确保良好的信号保真度。

　　履行JEDEC一致性测试

　　如前所述，JEDEC规范为存储器技术的一致性测试制定了具体的测试技术。这些测试包含参数测试，例如，时钟抖动、建立和保持时间、过渡电压、信号过冲和下冲、斜率，以及其他电信号质量测试。这些指定的测试项目不仅多，而且利用通用的测试工具，测试非常复杂。

　　以斜率测量为例，在数据、选通信号、把持信号上必须测量斜率，然后斜率用于计算调剂，如建立和保持定时测量通过/失败的极限测试。然而，如何进行斜率测量的细节是取决于被测信号的。

　　由于JEDEC指定测量方法、参考电平、合格/不合格极限测试等的复杂性，如果有一个利用程序对DDR测试制定测量工具，那么，利用这样的实用工具，就可以确保测量的正确配置和打消许多时间的设置。