DDR走线拓扑

DDR走线拓扑

DDR与SDRAM

DDR=Double Data Rate双倍速率,DDR SDRAM=双倍速率同步动态随机存储器，人们习惯称为DDR，其中，SDRAM 是Synchronous Dynamic Random Access Memory的缩写，即同步动态随机存取存储器。而DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系，因此对于内存厂商而言，只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进，即可实现DDR内存的生产，可有效的降低成本。
DDR SDRAM发展至今，已经从第一代发展到了第六代，但是因为工艺与价格的因素，目前使用居多的还是第三代以及第四代的SDRAM；同时由于单片颗粒的内存容量与价格之间的因素，我们经常使用多颗小容量DDR SDRAM组成大容量存储，例如四片2GB的组成8GB的存储。
在这个过程中，因为实际的PCB布线的因素，我们的多片DDR要满足DDR规范的时序，就需要使用一定的拓扑结构来完成时序的要求，接下来我们就来介绍DDR的拓扑。

T型拓扑

T型拓扑如下：
T型拓扑特点是每个分支的接收负载端和走线长度尽量保持一致，这种拓扑保证不同接收端没有skew，在多负载情况下可以有效的避免时钟、地址和控制信号不同步的问题。但是这种情况下的布线比较困难，空间资源使用较多。
该种拓扑在走线不是很长，并且走线可控的情况下可以不适用VTT和RTT电阻端接；只有走线很长且阻抗难以控制时，可以使用端接来实现更好的信号完整性。

FLY-BY拓扑

Fly-By拓扑如下：
FLY-BY拓扑与前面讲到的拓扑不一致，它不能保证每个驱动端到各个负载的走线长度相等，而是确保到每个驱动端长度尽量短，从而避免分支信号产生对主信号的反射干扰。该类型不能保证时钟、地址和控制线号同步。
使用这种拓扑时请注意电阻端接的位置，一般是该拓扑最后一片DDR的后面端接。也就是上图中的（b）所示意的这种端结形式。端结电压是参考电压，也就是Vccq/2，端结电阻根据CPU的不同也不一致，我有见过51欧姆的，也有见过49.9欧姆的，还见过33欧姆的。

该走线比较容易实现，但是该种拓扑在不添加端接电阻时，很难实现阻抗匹配，只有使用合适的段接电阻，才能改善过冲现象；
并且，使用FLY-BY结构，需要CPU支持读写均衡这一技术。

写入平衡

为了获得更好的信号完整性，DDR3内存模块采用了FLY-BY拓扑结构，用于命令，地址，控制信号和时钟。 fly-by拓扑结构受益于减少短截线数量及其长度，但它也会导致DIMM上每个DRAM的时钟和其他时序之间的传输时间偏差。这使得控制器难以满足tDQSS，tDSS和tDSH规范。因此，DDR3 SDRAM支持“写入平衡”功能，允许控制器补偿偏斜。
内存控制器可以使用“写入均衡”功能和来自DDR3 SDRAM的反馈调整DQS - DQS＃到CK - CK＃的关系。涉及的存储器控制器必须在DQS-DQS＃上具有可调延迟设置，以使DQS-DQS＃的上升沿与DRAM引脚的时钟对齐。DRAM异步反馈CK-CK＃，通过DQ总线以DQS-DQS＃的上升沿采样。控制器反复延迟DQS-DQS＃，直到检测到从0到1的转换。通过此措施建立的DQS - DQS＃延迟，总会确保tDQSS规范。除tDQSS外，还需要满足tDSS和tDSH规范。实现这一目标的一种方法是将应用中的实际tDQSS与DQS上的适当占空比和抖动相结合-DQS＃信号。

菊花链拓扑

菊花链拓扑：
其实DDR3中所说的FLY-BY其实就是从菊花链拓扑进化而来，仔细看两者差异在于连接每个器件的单独分支长短，如果短到为0，这就是菊花链，如果稍微长一些这就是FLY-BY。菊花链的难点在于很难实现完全小分支为0，所以我们一般说是FLY-BY。

请注意，以上所说到的拓扑都是对于多片DDR使用时的连接拓扑。单片的话无论怎么连都是可以的，但是要注意走线特性阻抗的控制，一般而言是单线50欧，差分100欧。

但是需要注意两片DDR的话，现在一般都是使用T型拓扑，就是控制走线长度一致；在时钟差分线分支处需要连接阻抗匹配电阻，一般是100欧，在CPU输出CLK处需要连接一颗电容，容值取决于方案。

单片DDR有些的是RC端结方式（电阻电容接VCC），端结点位于DDR的CLK端（引脚处）。当然也有电阻电容接地的，此时我也见过在CLK过孔处放置，所以说具体还是要看原始设计。这种RC端接一般是处于EMI的考虑，因为时钟输出还有共模信号，使得共模信号泄放到地。

但是如果片数太多，例如我们使用四片DDR的话，就需要注意我们使用的拓扑结构了，请注意T型和FLY-BY之间的差异，T型走线要求较高，但是基本上不用端接处理；FLY-BY走线对于等长要求不高，但是需要做端接，因此需要额外的电路元件，除此之外还需要所谓的写入“写入均衡”的支持才行。

Reference
1、http://www.tontektech.com/content/s2018031712.html

2、http://download.icxbk.com/201707/03197c8745bf7bf0fe899be4b7f75e98.pdf