DDR5 JEDEC最近已定稿，從各類介紹文章看基本集中在一些新特性描述方面，極少涉及到技術(shù)細(xì)節(jié)，與海報效果差不多。為了深入了解DDR5的各方面信息，“翻墻”、“找網(wǎng)友”、“找前同事”各種方法都用了，最后發(fā)現(xiàn)還是找不到最完美的JEDEC文件，很多參數(shù)在【TBD】的狀態(tài)，經(jīng)過對這些零碎材料的分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗，給出在仿真DDR5新特性時采取何種策略或提出相應(yīng)建議。 會發(fā)現(xiàn)，前面掌握的DDRx基礎(chǔ)知識及方法大部分可以承傳到DDR5仿真設(shè)計中，當(dāng)然要把包含DDR5信號的產(chǎn)品設(shè)計好，還需要花更多的時間深入學(xué)習(xí)并根據(jù)實際的情況處理。

如下從幾方面對DDR5進(jìn)行闡述：

1 DDR5顆粒容量

DDR5單Die可以做到最大容量為64Gbit，單DIMM條容量達(dá)到2T。這個數(shù)據(jù)對于平時需要使用大內(nèi)存仿真或平面設(shè)計的同學(xué)絕對是個好消息。

圖 1. Dimm與Die的容量

2 DDR5封裝

DDR3-5的封裝比較

圖 2. DDR3 PINMAP

圖 3. DDR4 PINMAP

圖 4. DDR5 PINMAP

從DDR3-DDR5 地址、控制、命令數(shù)據(jù)、時鐘、電源的管腳總體擺放位置只作了小調(diào)整，而這個小調(diào)整按流程需要在DIE-PKG-PCB間進(jìn)行Co-Design，以保證信號SI與電源的噪聲，這是協(xié)同設(shè)計的過程。

一般工程師是在PINMAP固定的條件下進(jìn)行板級的布線設(shè)計及仿真，較少有機(jī)會深入到芯片Padorder層面進(jìn)行整體考慮，這與國內(nèi)芯片生態(tài)及平臺目前的狀態(tài)有極大的關(guān)系。

Pinmap設(shè)計時一般會給不同種類的信號總線賦上不同的顏色以提高工作效率及便于Reviewed。作者開發(fā)了相應(yīng)自動上色小工具處理，高效快速，這里不作深入，有需要的讀者可以到作者的公眾號上自行下載。

如：小工具對DDDR5 PINMAP自動分類上色的效果圖

經(jīng)過上色后，DQ/ADDRESS/VDD等不同信號的分布狀況一目了然，非常方便信號的檢查。

3 LPDDR5芯片管腳的擺放設(shè)計

芯片Padorder一般需如何擺放？可以參考下面LPDDR5顆粒的樣例，從下圖中的芯片管腳擺放可以看到，對于數(shù)據(jù)信號及時鐘等速率較高的情況，要求每個pad必須要與電源/地相鄰，在設(shè)計時怎樣使整個芯片的PAD使用數(shù)量最少，則與設(shè)計者的水平有很大的關(guān)系。

圖 5. LPDDR5芯片PADORDER

4 Dimm條分析

Dimm結(jié)構(gòu)的改變應(yīng)是本次從外觀外看改動最大的地方，每個DIMM提供兩個獨立的32位數(shù)據(jù)通道（考慮ECC時為40位），兩個7位CA總線，而不是DDR4單個24位CA總線，每個通道的變化及與DDR4的對比如下：

具體管腳的調(diào)整及擺放需要對DIMM條建模仿真以確定（下月我公開課中會對具體的建模過程及仿真的效果比較有詳細(xì)的講解）

圖 6. DDR5 DMIMM

圖 7. DDR4 DIMM

5 DEF

DFE(Decision Feedback Equalization：決策反饋均衡)的引入是DDR5的另一個亮點，DFE是一種通過使用來自內(nèi)存總線接收器的反饋來提供更好的均衡效果及排除 inter-symbol 干擾的方法。均衡可以使DDR 5內(nèi)存總線傳輸速率更高。還添加了新的改良訓(xùn)練模式，以幫助DIMM和控制器補償內(nèi)存總線上的微小時序差異 。

DFE的引入使仿真變得更簡單，優(yōu)化通過軟件工具自動完成，很多復(fù)雜的設(shè)置體現(xiàn)在底層軟件上，而應(yīng)用層面則是越來越簡單了。如下圖的數(shù)據(jù)接收端引入的均衡示圖。

圖 8. DDR5 DQ DFE均衡

6 電壓調(diào)節(jié)器上Dimm

由于工作電壓降低，對紋波影響要求更嚴(yán)格，電壓調(diào)節(jié)原來在主板上，這樣的路徑較長，中間還會經(jīng)Dimm插座，對電源的影響較大，而現(xiàn)的Dimm條設(shè)計則是把電壓調(diào)節(jié)器移到DIMM條上，如下圖。

圖9. DDR5電壓調(diào)節(jié)器移到Dimm條上

DIMM上的電源PDN設(shè)計與仿真方法可以參考《信號、電源完整性仿真設(shè)計與高速產(chǎn)品應(yīng)用實例》中PowerAC與PowerDC仿真等章節(jié)內(nèi)容，這些方法對于DDR5的應(yīng)用環(huán)境完全可以勝任。Dimm條仿真PowerDC/AC的效果如下圖。

圖 10. DIMM上IR DROP仿真效果

結(jié)論

DDR5的出現(xiàn)，沒有太多的驚喜，也沒有太多的失望，從仿真的角度看，DDR4/3的仿真技能及思路大部分都可以繼承，在實際DDR5仿真過程中需要具體問題具體分析了。