2020年7月，DDR 5新標準誕生，令人興奮的DDR5jishubaozhenglegenggaodeshujusulvhegengdidegonghao。zheshijiekoushejirenyuanshuxidechengnuo。danshi，jiuxiangshenghuozhongdedaduoshushiqingyiyang，meiyoumianfeidewucan。jiangdigonghaohetigaosududejinbubansuizheshejifuzaxingdezengjia。 DDR5與前幾代產品之間最顯著的區別是判決反饋均衡的引入，這是串行鏈路係統中用於改善接收信號完整性的一項技術。

 

隨著新技術的發展，本文將研究DDR5上下文中的一些基本信號完整性概念。第一部分介紹了眼圖：確(que)定(ding)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)的(de)指(zhi)標(biao)。第(di)二(er)部(bu)分(fen)通(tong)過(guo)檢(jian)查(zha)單(dan)脈(mai)衝(chong)響(xiang)應(ying)來(lai)描(miao)述(shu)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)問(wen)題(ti)的(de)根(gen)本(ben)原(yuan)因(yin)。第(di)三(san)部(bu)分(fen)規(gui)定(ding)了(le)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)發(fa)生(sheng)問(wen)題(ti)時(shi)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

 

眼圖確定信號完整性

 

眼圖是評估通道信號完整性的主要指標。它是通過對通道接收的偽隨機二進製序列（PRBS）的適當處理而創建的。為了在存儲器操作的“寫”周期的上下文中創建眼圖，控製器（發送器）通過通道發送PRBS到達存儲器模塊（接收器）。在存儲模塊上接收到的PRBS模式被劃分為具有相同時間間隔的段。然後將具有相同時間間隔的這些片段彼此堆疊以創建眼圖。

 

在圖1zhong，youlianggelansedeyantuhehongsedeyantumoban。tongguojiangtongdaoshuchuduandeyantuyumobanjinxingbijiao，keyiquedingtongdaodexinhaowanzhengxing。mobanshijieshouyuzhidetuxingbiaoda。mobanxianshiduiyugeidingdewumalv（BER）
，接收信號的可接受時序和幅度。

 

如圖1左zuo側ce所suo示shi，眼yan睛jing是shi張zhang開kai的de。當dang輸shu出chu眼yan圖tu和he眼yan圖tu模mo板ban之zhi間jian沒mei有you重zhong疊die時shi
，該gai通tong道dao具ju有you良liang好hao的de信xin號hao完wan整zheng性xing。如ru果guo輸shu出chu眼yan圖tu與yu模mo板ban不bu重zhong疊die，則ze接jie收shou器qi可ke以yi根gen據ju接jie收shou到dao的de模mo擬ni電dian壓ya電dian平ping和he時shi序xu確que定ding數shu字zi1或數字0。另一方麵
，如果存在違反模型的情況（如圖1右側所示），則眼睛會閉合
，接收器無法區分數字1或數字0。

眼圖為工程師提供了給定通道性能的指標。當接收器的眼睛合上時，需要其他分析技術來確定閉眼的根本原因。

 

DDR5中的頻率相關損耗和反射

 

DDR5標準中指定的主要問題是反射和與頻率有關的損耗[1]。圖2顯示了從控製器到存儲模塊的DQ線的單脈衝響應。單脈衝響應是從控製器發送單脈衝（數字脈衝）時在存儲模塊上接收到的波形。

 

在圖2中zhong，紅hong色se虛xu線xian是shi通tong道dao中zhong沒mei有you反fan射she或huo與yu頻pin率lv相xiang關guan的de損sun耗hao的de理li想xiang情qing況kuang。以yi藍lan色se表biao示shi
，隨sui著zhe理li想xiang脈mai衝chong的de擴kuo展zhan，觀guan察cha到dao通tong道dao的de頻pin率lv相xiang關guan損sun耗hao。通tong道dao中zhong的de反fan射she會hui在zai稍shao後hou出chu現xian。由you於yu單dan個ge脈mai衝chong的de擴kuo散san和he反fan射she會hui幹gan擾rao其qi他ta脈mai衝chong
，因yin此ci人ren們men常chang將jiang其qi稱cheng為wei符fu號hao間jian幹gan擾rao（ISI）。

 

 

由頻率相關損耗引起的ISI在串行鏈路通道中很常見，而由阻抗不連續性引起的反射問題則是DDR特有的。

 

DDR5中的決策反饋均衡

 

ruguoxinhaowanzhengxingwentidegenbenyuanyinshiyupinlvyouguandesunhao，namezuizhijiedejiejuefanganshijianshaotongdaodechangduhuozaizhizaoguochengzhongshiyongdisunhaodecailiao。weileshifansheliangzuixiao，zouxianyingshejiweikekongzukang。ruguotongguoshidangdetongdaochangdu，zhizaocailiaohezukangkongzhishiyantubaochibihe
，zejieshouqichudejunhengkeyibangzhujinyibugaishan/張開接收器中的眼圖。

 

在DDR5中，指定了四抽頭決策反饋均衡（DFE）來減輕損耗和反射，而不放大噪聲。每個抽頭代表一個單位間隔，四抽頭DFE在(zai)當(dang)前(qian)接(jie)收(shou)的(de)比(bi)特(te)之(zhi)後(hou)最(zui)多(duo)校(xiao)正(zheng)四(si)個(ge)單(dan)位(wei)間(jian)隔(ge)。顧(gu)名(ming)思(si)義(yi)，決(jue)策(ce)反(fan)饋(kui)均(jun)衡(heng)算(suan)法(fa)對(dui)每(mei)個(ge)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)比(bi)特(te)做(zuo)出(chu)決(jue)策(ce)
，並(bing)將(jiang)比(bi)特(te)的(de)修(xiu)改(gai)反(fan)饋(kui)給(gei)接(jie)收(shou)器(qi)。

 

在DFE算法中，接收到的模擬波形首先到達符號檢測器。符號檢測器確定接收到的模擬波形代表數字1還是數字0。如果檢測到的符號是數字符號，則模擬波形的縮放版本將是加入原始數字以強調下一個數字0。如果檢測到的符號是數字0

，則將模擬波形的縮放版本添加到原始波形中
，以強調下一個數字1。

 

圖3的左側顯示了幾乎閉合的眼圖。通過應用DFE，幾乎可以閉眼。如圖3的右側所示，DFE算法成功地打開了幾乎閉合的眼睛圖。 DFE均衡眼圖的另一個獨特功能是睜眼前後的扭結。

 

 

隨著數據速率的提高，人們看到了串行鏈路和DDR之間的技術融合。在DDR5之前，無需進行均衡即可使接收器處的像樣張開。隨著對更高速度和更低功耗的推動，均衡已經成為適當睜眼的必要條件。

 

盡jin管guan在zai接jie收shou器qi處chu配pei備bei一yi個ge均jun衡heng器qi以yi改gai善shan眼yan圖tu是shi令ling人ren欣xin慰wei的de，但dan仍reng然ran需xu要yao適shi當dang地di設she計ji信xin道dao損sun耗hao和he走zou線xian阻zu抗kang，以yi便bian均jun衡heng可ke以yi對dui係xi統tong性xing能neng產chan生sheng最zui積ji極ji的de影ying響xiang。

 

為了更好地理解不同通道設計和均衡功能之間的平衡，使用電子設計自動化（EDA）軟ruan件jian作zuo為wei虛xu擬ni原yuan型xing環huan境jing驗yan證zheng也ye已yi成cheng為wei必bi需xu。通tong過guo將jiang虛xu擬ni樣yang機ji的de結jie果guo和he實shi際ji設she計ji的de測ce量liang結jie果guo相xiang結jie合he，可ke以yi形xing成cheng一yi個ge強qiang大da的de設she計ji工gong作zuo流liu程cheng，以yi應ying對dui新xin的de令ling人ren興xing奮fen的de技ji術shu。
（來源：是德科技，作者：Tim Wang Lee）