最近想要自己鼓搗點(diǎn)東西出來(lái)，設(shè)想的是先做好方案，畫(huà)好原理圖和PCB，然后在嘉立創(chuàng)打樣回來(lái)焊接調(diào)試，在做方案的時(shí)候才意識(shí)到，可能會(huì)被DDR給難住。因?yàn)槠綍r(shí)只需要設(shè)計(jì)方案和原理圖，公司有l(wèi)ayout工程師負(fù)責(zé)畫(huà)板，我們不用自己操作，最多參加一下評(píng)審。這玩意兒看著簡(jiǎn)單，但真要自己去動(dòng)手的時(shí)候，可能才知道沒(méi)有想象中那么容易。
我想著，跟公司的layout同事交流一下經(jīng)驗(yàn)，在這里順便捋一捋DDR相關(guān)知識(shí)，跟大家一起分享一下DDR基礎(chǔ)。為了提升文章的可讀性，咱們還是分幾個(gè)小點(diǎn)來(lái)寫(xiě)：
- DDR基礎(chǔ)
- DDR發(fā)展歷程
- DDR的PCB設(shè)計(jì)
1、DDR基礎(chǔ)
DDR主要起個(gè)什么作用呢？它是作為 CPU 和存儲(chǔ)設(shè)備（如硬盤(pán)）之間的高速數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。核心功能是臨時(shí)存儲(chǔ)正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，以便 CPU 能夠快速訪問(wèn)和處理這些信息。
因?yàn)橛脖P(pán)的讀寫(xiě)速度較慢，無(wú)法直接與 CPU 高效通信。
DDR是存儲(chǔ)器的一種，關(guān)于存儲(chǔ)器的一些基礎(chǔ)知識(shí)，大家看看如下鏈接：
當(dāng)然這都是很基礎(chǔ)的知識(shí)，也只是關(guān)于DDR的冰山一角。
DDR的版本迭代經(jīng)歷過(guò)SDRAM、DDR1、DDR2、DDR3、DDR4和DDR5，預(yù)計(jì)DDR6將在2026年上市。
雖然今年已經(jīng)是DDR5上市的第4年，但DDR4仍是目前市場(chǎng)的主流，打算以DDR4進(jìn)行講解。
2、DDR4的發(fā)展歷程
以鎂光型號(hào)為MT40A1G8WE-083:D為例
2.1 DDR4的命名規(guī)則
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MT：代表制造商 Micron Technology。
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40A：表示產(chǎn)品系列或技術(shù)類(lèi)型，指 DDR4 內(nèi)存。
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1G：表示內(nèi)存容量為 1 Gigabit (Gb)，即 128 Megabytes (MB)。
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8：表示內(nèi)存位寬為 8 bits。
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WE：表示特定的封裝類(lèi)型。
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083：表示速度等級(jí)為 833 MHz（等效于 DDR4-2666）。
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:D ：可能代表特定的溫度范圍或工業(yè)級(jí)應(yīng)用。
2.2 DDR4的容量計(jì)算我們以最后一組紅色圈出為例來(lái)計(jì)算一遍：
DRAM顆粒的容量 = 位寬 × 地址數(shù)量bank地址線位寬為16；bank group選組線為1，BG0；bank選擇線為2，BA[1:0]；行地址線為16，A[15:0]；
列地址線為10，A[9:0]；
容量=16 x 2^（1bank選組線+2bank選擇線+16行地址線+10行地址線）
容量=16 x 2^（1+2+16+10）
容量=16 x 2^29
容量=8,589,934,592b（單位換算b，Kb，Mb，Gb）
容量=8Gb（除以3次1024，注意b代表bit，而不是byte）
容量=1024MB（8Gb/8）
2.3 DDR4的速率下圖表中的數(shù)據(jù)展示了不同速度等級(jí)下，內(nèi)存模塊的時(shí)序參數(shù)。
例如，速度為2666 MT/s的內(nèi)存模塊在速度等級(jí)-075E下的時(shí)序參數(shù)為18-18-18，對(duì)應(yīng)的訪問(wèn)時(shí)間、行地址到列地址延遲和行預(yù)充電時(shí)間均為13.50納秒。
1.Speed Grade1：內(nèi)存模塊的速度等級(jí)。
2.Data Rate (MT/s)：內(nèi)存模塊的數(shù)據(jù)傳輸速率，單位為百萬(wàn)次傳輸每秒（MT/s）。
3.Target CL-nRCD-nRP：目標(biāo)時(shí)序參數(shù)，包括CAS延遲（CL）、行地址到列地址延遲（RCD）和行預(yù)充電時(shí)間（RP）。
4.t AA (ns)：訪問(wèn)時(shí)間，即從發(fā)出讀取命令到數(shù)據(jù)可用的時(shí)間，單位為納秒（ns）。
5.t RCD (ns)：行地址到列地址的延遲時(shí)間，單位為納秒（ns）。
6.t RP (ns)：行預(yù)充電時(shí)間，單位為納秒（ns）。
2.4 DDR4的封裝
DDR4封裝(有78球和96球，7種尺寸大小)封裝(Packages)：4/8bit芯片采用78球FBGA封裝，16bit芯片采用96球FBGA封裝。
尺寸:13.2mm X9mm
尺寸:12mm X8mm
尺寸:11mmX7.5mm
尺寸:14mmX9mm
尺寸:14mmX8mm
尺寸:13.5mm X7.5mm
尺寸:13mmX 7.5mm
當(dāng)然，DDR還有很多其它細(xì)節(jié)，包括選型，一些重要的電源線，數(shù)據(jù)線，地址線，控制線和時(shí)鐘信號(hào)等，大家感興趣可以自己下來(lái)了解，下面再說(shuō)說(shuō)DDR4的PCB設(shè)計(jì)。
3、DDR4的PCB設(shè)計(jì)
DDR4布局
1、DDR在布局的時(shí)候一定要盡可能的靠近CPU，阻容元件放置在DDR背面，特別是濾波電容要盡量靠近管腳，走線要盡量短，電源線盡量粗，必須要配置比較大的儲(chǔ)能電容。
2、地址線布局布線需使用Fly-by的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)串行連接每個(gè)內(nèi)存芯片，從而減少信號(hào)反射，提高信號(hào)完整性。
DDR4走線
1、阻抗控制。PCB走線阻抗必須要嚴(yán)格控制，否則會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)通信異常，或?qū)е码娐沸阅芟陆?，這個(gè)阻抗跟PCB線寬，線距，線層，板材還有其它相關(guān)因素有關(guān)。通常信號(hào)線中如果是差分線，阻抗應(yīng)該是100Ω，如果是獨(dú)立的線，單端為50Ω。這個(gè)需要專(zhuān)業(yè)的工具直接計(jì)算，以保證信號(hào)完整性。
可選用嘉立創(chuàng)的阻抗計(jì)算神器，鏈接如下：
https://tools.jlc.com/jlcTools/index.html#/impedanceCalculatenew
使用說(shuō)明如下：
https://www.jlc.com/portal/q7i37381.html
2、DDR4的信號(hào)可以分為4組數(shù)據(jù)線和2組地址線，數(shù)據(jù)線最好同組同層（即：同一組的信號(hào)必須要走線在同一層），地址線一般很難做到同組同層，這一點(diǎn)也沒(méi)有硬性要求。先把數(shù)據(jù)線走通，對(duì)于同一組信號(hào)內(nèi)的走線，layout要做等長(zhǎng)處理，最好控制在10~20mil以?xún)?nèi)（數(shù)據(jù)走線），對(duì)于地址信號(hào)走線要求就沒(méi)那么高，一般50mil以?xún)?nèi)就可以了。
3、這里有個(gè)細(xì)節(jié)要注意一下，實(shí)際走線長(zhǎng)度=芯片內(nèi)部長(zhǎng)度L1（數(shù)據(jù)手冊(cè)會(huì)有標(biāo)注）+ 芯片引腳之間的走線長(zhǎng)度L2。
4、做等長(zhǎng)的時(shí)候要注意一個(gè)3w原則，相鄰的信號(hào)線，中心間距大于線寬的3倍，還需要對(duì)敏感的差分線做包地處理。
以上描述看起來(lái)很簡(jiǎn)單，實(shí)際操作會(huì)更復(fù)雜，多熟悉幾次應(yīng)該就好了。
還有一些相關(guān)要求，可參考DDR4的走線設(shè)計(jì)要求在JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)的規(guī)范
https://blog.csdn.net/weixin_43199439/article/details/142467998
好了，PCB設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就講這些了。
原理圖和PCB都搞定了，那么下一步就要打樣回來(lái)調(diào)試，板廠我首選嘉立創(chuàng)，主要是平時(shí)一直都是在他家打板，沒(méi)出過(guò)啥問(wèn)題，他們家的工藝文件規(guī)范，服務(wù)態(tài)度好，每次打板都會(huì)建一個(gè)小群，幾個(gè)人服務(wù)一個(gè)人那種，真的有體會(huì)到上帝就是顧客的那種感覺(jué)，有問(wèn)題可以及時(shí)溝通，效率很高。
再來(lái)看一下他們針對(duì)BGA封裝的一些工藝指導(dǎo)，通過(guò)以下圖片對(duì)比，明顯可以看出嘉立創(chuàng)的盤(pán)中孔工藝相比傳統(tǒng)工藝的優(yōu)勢(shì)（圖片都有文字說(shuō)明）。
為了節(jié)約成本，我本想計(jì)劃做四層板，但看到嘉立創(chuàng)對(duì)于六層板以上的PCB，可以免費(fèi)升級(jí)盤(pán)中孔工藝，我迫切的想趕緊體驗(yàn)一下。可能還有不知道盤(pán)中孔工藝的同學(xué)，我這里再解釋一下，簡(jiǎn)單說(shuō)就是直接把過(guò)孔打在焊盤(pán)上，中間再用樹(shù)脂塞上，然后表層和底層用電鍍銅的方式把孔蓋住，這樣孔就看不見(jiàn)了，貼片時(shí)也不用再擔(dān)心傳統(tǒng)工藝的漏錫問(wèn)題了。
不用單獨(dú)打過(guò)孔，也更方便我進(jìn)行PCB走線，這又大大的降低了我的布線難度。
而且板子實(shí)物的表面看起來(lái)也更整潔，美觀。大家可以看一下嘉立創(chuàng)官網(wǎng)的曬單，這個(gè)板子采用盤(pán)中孔工藝，過(guò)孔很少，整個(gè)板子看起來(lái)很清爽。
好了，今天的分享就到這里，咱們下次再見(jiàn)。