對(duì)于 DDR 源同步操作，必然要求DQS 選通信號(hào)與 DQ 數(shù)據(jù)信號(hào)有一定建立時(shí)間 tDS 和保持時(shí)間 tDH 要求，否則會(huì)導(dǎo)致接收鎖存信號(hào)錯(cuò)誤，DDR4 信號(hào)速率達(dá)到了3.2GT/s，單一比特位寬僅為 312.5ps，時(shí)序裕度也變得越來(lái)越小，傳統(tǒng)的測(cè)量時(shí)序的方式在短時(shí)間內(nèi)的采集并找到 tDS/tDH 最差值，無(wú)法大概率體現(xiàn)由于 ISI 等確定性抖動(dòng)帶來(lái)的對(duì)時(shí)序惡化的貢獻(xiàn)，也很難準(zhǔn)確反映隨機(jī)抖動(dòng) Rj 的影響。在 DDR4 的眼圖分析中就要考慮這些抖動(dòng)因素，基于雙狄拉克模型分解抖動(dòng)和噪聲的隨機(jī)性和確定性成分，外推出基于一定誤碼率下的眼圖張度。JEDEC 協(xié)會(huì)在規(guī)范中明確了在 DDR4 中測(cè)試誤碼率為 1e-16 的眼圖輪廓，確保滿(mǎn)足在 Vcent 周?chē)鶷divw 時(shí)間窗口和 Vdivw 幅度窗口范圍內(nèi)模板內(nèi)禁入的要求。

是德科技 ADS 仿真軟件的 DDR4 總線(xiàn)仿真器，提供了統(tǒng)計(jì)眼圖分析的功能，能夠在短時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)計(jì)算在極低誤碼率(1e-16)下的 DQ 眼圖，根據(jù)規(guī)范判斷模板是否違規(guī)。另外基于總線(xiàn)的仿真，也很易于仿真基于串?dāng)_因素下的眼圖質(zhì)量。

基于示波器的 DDR4 信號(hào)實(shí)測(cè)，可以利用大家熟悉的 InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)功能，很容易分離出“寫(xiě)”信號(hào)，再通過(guò) Gating 功能對(duì)Burst 寫(xiě)信號(hào)做時(shí)鐘恢復(fù)和眼圖重建，再進(jìn)行 Eye Contour 測(cè)量，并驗(yàn)證 1e-16 誤碼率下的眼圖模板是否違規(guī)。如果是使用一致性測(cè)試軟件，就不用手動(dòng)操作，軟件會(huì)自動(dòng)跟蹤和分離波形并實(shí)現(xiàn)眼圖測(cè)試（如下圖所示）

在早期設(shè)計(jì)階段，如何完整評(píng)價(jià) DDR 信號(hào)質(zhì)量和時(shí)序等參數(shù)呢，這里為大家介紹一個(gè)設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的流程。ADS 提供了W2351EP DDR4 一致性分析工具，在ADS 仿真后，生成波形可以直接導(dǎo)入到運(yùn)行于電腦里的示波器離線(xiàn)分析軟件 Infiniium 和N6462A DDR4/LPDDR4 一致性測(cè)試套件，這個(gè)軟件可以分析前面所說(shuō)的 JEDEC 對(duì)DDR4 信號(hào)要求的電氣和時(shí)序等參數(shù)，判斷是否符合規(guī)范要求，以測(cè)試報(bào)告形式呈現(xiàn)，這種方式可以在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)違規(guī)問(wèn)題，及時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì)，縮短研發(fā)周期，降低硬件開(kāi)發(fā)成本。另一方面，在硬件已經(jīng)打板回來(lái)，可以通過(guò) V 系列等示波器測(cè)試信號(hào)，通過(guò)實(shí)際的信號(hào)檢查存在的問(wèn)題，將仿真的結(jié)果和實(shí)際測(cè)試的結(jié)果做相關(guān)對(duì)比，進(jìn)一步迭代優(yōu)化仿真模型和測(cè)量方法，使仿真和測(cè)試結(jié)果逐漸逼近。

DDR4 做測(cè)試時(shí)，由于 BGA 信號(hào)難以探測(cè)，是德科技提供了 N2114A/N2115A 等DDR4 Interposer，將 BGA 下方的信號(hào)引到 Interposer 外圍，方便探頭焊接，為了減少 Interposer 對(duì)信號(hào)帶來(lái)影響，在 interposer 內(nèi)專(zhuān)門(mén)有埋阻設(shè)計(jì)，減少由于分支和走線(xiàn)帶來(lái)的阻抗不連續(xù)和對(duì)信號(hào)的負(fù)載效應(yīng)；但為了精確測(cè)量，我們需要對(duì) BGA Interposer 帶來(lái)的誤差進(jìn)行修正。可以通過(guò) InfiniiSim 或在 DDR4 一致性測(cè)試軟件N6462A 內(nèi)進(jìn)行去嵌，在軟件內(nèi)使用多端口拓?fù)淠Ｐ停d入 Interposer 的S 參數(shù)，生成從探頭測(cè)試點(diǎn)到 BGA 焊球位置的去嵌傳遞函數(shù)，在示波器中測(cè)得去嵌后的波形，下圖可以看到去嵌后信號(hào)眼圖的改善。

最后，對(duì)于物理層無(wú)論是仿真還是一致性測(cè)試軟件得到的數(shù)據(jù)，都可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析工具 N8844A 導(dǎo)入到云端，通過(guò)可視化工具，生成統(tǒng)計(jì)分析表格，對(duì)比性分析高低溫、高低電壓等極端情況下不同的測(cè)試結(jié)果，比較不同被測(cè)件異同。為開(kāi)發(fā)測(cè)試部門(mén)提供靈活和有效的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

除了在物理層信號(hào)質(zhì)量和基本時(shí)序參數(shù)之外，DDR 總線(xiàn)的狀態(tài)機(jī)復(fù)雜時(shí)序特性，以及總線(xiàn)的命令操作解析需要通過(guò)邏輯分析儀輔助分析。是德科技的U4164A 邏輯分析

儀，同步分析速率可以達(dá)到 4Gbps，采樣窗口可以低至 100mv x 100ps，單路采集樣本高達(dá) 400M，對(duì)于 DDR4 的測(cè)試是非常合適的，另外配合 B4661A memory 分析軟件，可以解析 DDR4 會(huì)話(huà)操作，實(shí)現(xiàn) DDR4 總線(xiàn)的命令解碼，解析 MRS，命令，行列地址，并可以直接觸發(fā)物理地址捕獲特定信號(hào)，利用深存儲(chǔ)的大量樣本，可以對(duì)DDR 總線(xiàn)的性能進(jìn)行分析，包括統(tǒng)計(jì)內(nèi)存總線(xiàn)有效吞吐速率，統(tǒng)計(jì)各種命令操作以及總線(xiàn)利用率，分析對(duì)不同內(nèi)存地址空間的訪(fǎng)問(wèn)效率。另外利用是德科技獨(dú)有的邏輯分析儀內(nèi)部眼圖掃描功能，可以同時(shí)分析掃描總線(xiàn)各個(gè)比特位的眼圖質(zhì)量。

JEDEC 的規(guī)范中，定義了如下這些參數(shù)要求，B4661A 軟件可以支持這些參數(shù)的實(shí)時(shí)和后分析功能，分析判斷測(cè)試結(jié)果是否符合規(guī)范的范圍要求，并且可以跟蹤測(cè)量結(jié)果，對(duì)于違規(guī)的測(cè)量參數(shù)可以跟蹤到波形界面，從而定位命令和操作的根源問(wèn)題。

以上，我們介紹了 DDR4 總線(xiàn)物理層仿真測(cè)試和協(xié)議層的測(cè)試方案，借助仿真軟件、示波器和邏輯分析儀對(duì)DDR4 總線(xiàn)分析調(diào)試的主要方法。對(duì)于 DDR 系統(tǒng)中存在的復(fù)雜問(wèn)題，還可以使用邏輯分析儀和示波器進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，邏輯分析儀優(yōu)勢(shì)在解析 DDR 總線(xiàn)會(huì)話(huà)和操作性能分析，示波器的強(qiáng)大在于信號(hào)波形的觀測(cè)，也可以測(cè)量電源紋波和噪聲。是德科技的邏輯分析儀自帶的 View Scope 功能，可以通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)和觸發(fā)線(xiàn)， 同步捕獲示波器內(nèi)的波形，時(shí)基相關(guān)的查看邏輯操作和物理波形的關(guān)系，下面的實(shí)測(cè)場(chǎng)景就是使用邏輯分析儀捕獲LPDDR4信號(hào)，使用 10 比特的 S 示波器配合電源完整性測(cè)試探頭 N7020A，精確觀測(cè)供電電壓 1.1V 的實(shí)例，可以看到在邏輯分析儀界面， 電源電壓軌跡展開(kāi)出現(xiàn)尖峰和跌落。

再通過(guò)邏輯分析儀的內(nèi)存軟件解析 DDR 總線(xiàn)的操作和分析性能，可以分析出由于系統(tǒng)中集中的讀操作，以及LPDDR4的速率切換導(dǎo)致了電源電壓的波動(dòng)，以及特定命令操作導(dǎo)致的電壓跌落現(xiàn)象，下圖我們展示了邏輯分析儀界面內(nèi)總線(xiàn)會(huì)話(huà)解碼、總線(xiàn)利用率時(shí)域統(tǒng)計(jì)和電壓波形的同步顯示，展開(kāi)命令后可以發(fā)現(xiàn)在電壓出現(xiàn)尖峰的周邊是Clock 重新打開(kāi)、Self Refresh Exit 操作，再看總線(xiàn)利用率的時(shí)域變化，突發(fā)的讀操 作總線(xiàn)利用率提升了 12%，由于突發(fā)的連續(xù)讀操作形成電源負(fù)載瞬間變化，導(dǎo)致 1.1 V

上出現(xiàn)了瞬間的 38 mV 的尖峰。這個(gè)電壓波動(dòng)可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作可靠性下降，所以需要進(jìn)一步改善 DDR 供電電源網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。