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DDR2 SDRAM PCB Layout

由於DDR2 SDRAM此部分電路運作速度為200Mhz以上,甚至在Data Bus部分其 400Mhz

信號轉換速度高達 以上。除了線路邏輯要正確無誤之外,在Physical方面而言,

所有這部分的信號都已經進入到需要以Transmission Line考慮的程度。因此在PCB Layout時必須遵守許多規則以及嚴格的Timing需求以確保信號的完整性。在 JEDEC79-2C中詳細的描述了DDR2 SDRAM各信號群組的Timing規格,而根據

”Micron:TN-47-20: Point-to-Point Package Sizes and Layout Basics Introduction”所建議的 Layout規則,我們大致可將相關信號分為幾個群組,並且分別使用對應的Layout規範:

DDR2 DATA

1. 採用正確的繞線拓樸邏輯,在使用多顆 所組成的系統中,所有的 與 STROBE信號線必須使用點對單點(point to single point)方式連接。而位址信號

(address signals)、控制信號(control signals)、命令信號(command signals)等則 使用單點對多點(point to multi-points)的繞線方式;且必須要符合等長的(matched)

所示:

36 等長(Matched)的樹狀繞線樣式

DDR2 SSTL_18

2. 由於所有的 信號都是 的標準準位,而所有接收端判斷信號邏輯狀態 是經由輸入信號與參考電壓(reference voltage Vref, )的差異而決定。Vref電壓準 位必須是VDDQ(1.8V)的二分之一,誤差不得大於正負300mV。根據JESD79-2C 所建議的Vref最好是在 0.49VDDQ到 0.51VDDQ。所以在Layout時需要特別注意到保 留適當空間以避免其他信號之干擾,並且盡量靠近CPU的Vref腳位。並且以較寬的 走線連接到DDR2 SDRAM晶片上。

3. 高速Data bus信號切換時所形成的串音(Crosstalk)若是耦合到其他信號時,將會 造成系統失誤。因此Data bus信號線與其他信號線平行時,必須保持適當的間距

(Clearance)以避免串音干擾的問題。同時也盡量減少鄰近的不同信號線之間平行 長度。

DDR2 differential signals

4. 在 中有三種信號類型:差動信號( ),雙向信號(bidirectional signals)以及單向信號(single ended signals)。每種信號都有不同的終端需求:

CK CK 100 120ohm

z 差動信號:必須在 與 #的最尾端加上一個 至 的電阻。或 是在第一個分支點上加入。本系統的PCB Layout處理方案是在第一個分支 點上加入100 ohm的終端電阻。請參考圖 37。本系統PCB線路設計採用的

是Option 1。

37 Clock繞線與終端電阻的擺設

Address command control CPU DDR2

z 單向信號: 、 及 信號都是經由 發出到 的

單向信號,若是所有TRACE長度可以保持在2.5英吋(63.5公釐)內的話,

則不需要使用任何終端處理。

DATA STROBE MASK

z 雙向信號:所有的 與 及 信號,分必須別根據不同的

BYTE分組(BYTE LANE),而組成BYTE LANE的信號彼此之間延遲時 間需在15-20ps內。且不同BYTE LANE之間的延遲時間需在60-70ps之 間。這些信號可以使用DDR2內建的ODT On Die Termination( ),經由設 定Mode register去選取50 70 120ohm、 、 的終端電阻值,而不需要其他的 額外終端處理。

38 個別的bits與Byte lane等長(以32 Bit Bus為例)

PLANE

5. 參考電壓與接地層的配置在這裡是非常重要的,由於良好的 配置可以形成 遮蔽以避免其他雜訊,並且可讓高速信號的return path得以完整。在高速數位信號中,

signal的return path是跟著原始信號走線底下返回到信號輸出晶片。若是return path被截斷 時,會使得return current需要繞道,這將造成return current繞道所經過的信號線受到干 擾。並且將會影響到阻抗匹配而破壞本身的信號完整性。所以必須注意將CPU中DDR2 SDRAM所有相關腳位與DDR2 SDRAM晶片所在之處構建一個連續完整的PLANE 。

圖 39為DDR2 SDRAM的Top layer圖。為了要達到等長的規範,因此有些繞線必須 使用蛇行線以調整長度。所有的走線彼此距離間隙盡量維持在線寬的兩倍以保護線路彼 此不互相干擾(crosstalk)。圖 40與圖 41為內部走線層,大部分的Address與Control signals都是在這兩個Layer。其中CLK0 與CLK0#這對差動對傳輸clock信號是在Sig1 以等 距的方式到兩顆DDR2 SDRAM中間連接到終端電阻後到Sig2 Layer分支到每一顆DDR2 SDRAM。圖 42則為PCB底層(背面),所有的被動元件(電阻,電容)為了繞線方便 以及減少電感效應,都擺設在此Layer。

圖 39 DDR2-Top Layer

40 DDR2-Sig1 Layer

圖 41 DDR2-Sig2 Layer與Power Plane

42 DDR2-Bottom Layer

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