一博科技 | 案例分享之DDR拓撲結構的選擇

edadoc2003

DDR的拓撲結構選擇也是一個老生常談的話題了，從最初只能采用T拓撲到支持讀寫平衡的Fly-by拓撲，設計似乎變得越來越簡單了。大家來看這樣一種情況，一個驅動拖動兩片DDR顆粒，芯片支持讀寫平衡，您一般會選擇什么拓撲結構呢？我想，這個應該和個人的設計習慣有關，或者選擇T拓撲，或者選擇Fly-by，沒有標準答案。但是作者最近遇到的一個項目，一個主控拖動兩個DDR顆粒，采用Fly-by結構，信號質量就不穩定，小批量量產總有幾塊板子DDR不能正常工作，仿真發現DDR信號質量并不是很理想，修改拓撲結構后，DDR運行變得穩定，具體什么情況呢？

該主板上有一塊FPGA和一塊DSP，FPGA驅動的DDR3沒有問題，但是DSP驅動的DDR不穩定，我們仔細進行了查板工作，該主板上DSP與FPGA都是采用Fly-by拓撲結構，DDR顆粒也都支持讀寫平衡，如下圖1所示，從布線上來看，設計并無不妥。

圖1  Fly-by 拓撲走線

FPGA和DSP作為驅動時，仿真發現，兩者的波形還是存在較大差異的，如下圖所示：

圖2  DSP與FPGA波形對比

由圖2可知，該主板上FPGA的驅動能力明顯好于DSP，DSP不僅驅動能力比較弱而且信號的過沖還很嚴重，信號的裕量非常的小。

怎樣去改善信號質量呢？芯片的驅動能力是有限的，沒有太大調整空間，但既然選擇了這款芯片，也不能輕易的改變，只能從布線上作調整，希望可以提高信號裕量，于是，作者想到了使用T拓撲結構，修改后的拓撲結構如下圖3所示:

圖3  T拓撲走線

經過仿真分析，將Fly-by拓撲變成T拓撲之后，信號質量明顯好了很多，如下圖所示，紅色波形代表的是采用Fly-by拓撲時信號的波形，綠色波形代表的是采用T拓撲時，仿真得到的波形。相比于采用Fly-by拓撲，T拓撲得到的波形過沖更小。

圖4 T拓撲與Fly-by拓撲走線對比

修改拓撲結構，實際打板，再次小批量量產，該主板DSP驅動DDR不穩定的現象沒有了。
看來在顆粒數目比較小的情況下，T拓撲還是具有一定的優勢的，因為T拓撲是完全對稱的，在完全等臂分支的情況下，兩個接收端感受到的反射也是一樣的，可以相互抵消一部分，從而抑制信號過沖。

總結：

（1）        DDR的拓撲結構選擇還要考慮芯片的驅動能力，同樣的拓撲結構，不同的芯片驅動得到不同的信號質量，所以拓撲結構的設計也不是一勞永逸的，最好做一下仿真驗證，評估設計風險。

（2）        顆粒比較少情況（少于4片），建議使用T拓撲；相對于Fly-by，T拓撲會使信號的過沖更小，信號質量更穩定。