xf2016的个人空间 https://blog.eetop.cn/1536195 [收藏] [复制] [分享] [RSS]

空间首页 动态 记录 日志 相册 主题 分享 留言板 个人资料

日志

DDR时序训练流程总结

已有 128 次阅读| 2025-6-16 15:45 |个人分类:SDRAM|系统分类:芯片设计| training, DDR

基于搜索结果,DDR(尤其是DDR4/LPDDR4)的时序训练(Training)是确保高速内存稳定运行的核心流程,主要解决信号完整性、时序偏差和电气参数适配问题。以下是系统整理的时序训练流程及关键技术点:

一、DDR时序训练的必要性

  1. 物理层挑战

    • Fly-by拓扑:DDR4 DIMM采用Fly-by布线,命令/时钟信号串联传输至各DRAM芯片,导致不同颗粒的时钟到达时间存在偏差(Skew)。

    • 信号完整性:高速传输下,信号反射、噪声和电压波动易导致数据眼图闭合,需动态校准时序参数(如DQS与CK相位对齐)。

    • 温度/电压漂移:工作环境变化可能使初始化参数失效,需周期性重训练(如ZQ校准补偿电阻变化)。

二、DDR时序训练四大阶段

阶段1:初始化配置(Pre-Training Setup)

  1. 基础参数加载

    • 设置内存类型、容量、频率,配置模式寄存器(MR0-MR2)定义CL、CWL、tRAS等时序参数。

    • 使能时钟(CK_t/CK_c)并激活CKE(Clock Enable)。

  2. 电压/电流设置

    • 配置VDD(供电电压)、VDDQ(I/O电压)及ODT(片内终端电阻),优化信号驱动与抗反射能力。

阶段2:ZQ校准(ZQ Calibration)

  1. 目标:校准DQ引脚终端电阻至240Ω(±1%),补偿工艺偏差和温度影响。

  2. 流程

    • 外部精密电阻连接ZQ引脚,发送ZQCL命令启动校准。

    • DRAM内部比较器调整pMOS阵列,使分压值趋近VDDQ/2,锁定VOH[0:4]参数并同步至所有DQ引脚。

    • 耗时约tZQCL(通常512周期),校准结果影响MR1中的驱动强度设置。

阶段3:VrefDQ校准(参考电压校准)

  1. 背景:DDR4采用POD(伪开漏)电平,需精确设定数据判决电压VrefDQ(取代DDR3的VDD/2)。

  2. 操作

    • 通过MR6配置VrefDQ初始值,运行自适应算法扫描电压范围。

    • 控制器写入测试模式,读取DRAM反馈,调整VrefDQ直至数据误码率最低。

阶段4:读写训练(Read/Write Training)

目标:对齐DQS与CK相位,优化数据采样窗口位置。

训练类型

关键技术

操作流程

Write Leveling

补偿Fly-by拓扑的CK-DQS偏斜

1. 置位MR2[7]=1进入训练模式;
  2. DRAM用DQS采样CK,通过DQ返回结果;
  3. 控制器调整DQS延迟直至检测到0→1跳变。

Write Centering

优化写数据眼图中心

1. 启用MPR模式(MR3[2]=1);
  2. 写入预设模式至MPR寄存器;
  3. 回读数据,扫描DQS延迟锁定最佳采样点。

Read Centering

优化读数据眼图中心

1. 保持MPR模式;
  2. 读取MPR的预存模式(如1010);
  3. PHY扫描DQS延迟,控制器计算眼图中心位置。

Internal Write Timing

精细对齐内部写脉冲

1. 置位MR2[7]=1且MR7启用半周期微调;
  2. 以0.5tCK步进调整DQS与内部写脉冲(WL Pulse)相位。




 

 

三、关键技术细节

  1. MPR的核心作用

    • 提供稳定的预设数据模式(非存储阵列),避免训练受未初始化数据干扰。

    • 支持三种数据返回模式(通过MR3[A12:A11]配置):串行、并行、交错模式。

    • 操作流程:MR3[2]=1启用 → 读写MPR寄存器 → MR3[2]=0退出。

  2. PHY与控制器的协作

    • 控制器:决策训练流程、发送命令(MRS/RD/WR)、计算最优参数。

    • PHY:执行信号延迟调整(DQS步进扫描)、实时采样比较、电气微调(ODT/Vref)。

    • 接口:通过DFI协议同步(如DFI 4.0),支持1:1/1:2/1:4时钟比例。

  3. 训练失败处理

    • 信号质量问题:检查PCB阻抗匹配、电源噪声、参考时钟抖动。

    • 参数超限:调整训练步进范围或降低频率重试。

    • 温度触发重训:系统运行时周期性执行ZQCS(短校准)或局部读写训练。

四、注意事项

  1. 时序约束

    • 训练命令需满足tMRD(MRS间隔)、tMOD(模式切换延迟)、tWLO(Write Leveling响应窗口)。

    • 刷新命令(REF)前需完成读写操作,且ZQ校准后需等待tZQinit。

  2. 拓扑影响

    • 多Rank系统需分Rank训练,通过MR13配置FSP模式切换频率点。

    • 双通道LPDDR4需独立训练每个Channel的DQS组。

 

总结:DDR时序训练流程全景图

training.png

graph TD

    A[上电初始化] --> B[ZQ电阻校准] --> C[VrefDQ电压校准]

    C --> D{读写训练}

    D --> E[Write Leveling] --> F[MPR模式启用]

    F --> G[Write Centering]

    F --> H[Read Centering]

    G & H --> I[Internal Write Timing微调]

    I --> J[退出训练模式]

    J --> K[正常运行]

时序训练是DDR系统稳定的基石,通过硬件自动化的参数扫描(PHY)与动态决策机制(控制器)协同解决信号完整性问题。设计时需重点关注Fly-by拓扑补偿、MPR模式切换时序及环境适应性重训策略。



点赞

评论 (0 个评论)

facelist

您需要登录后才可以评论 登录 | 注册

  • 关注TA
  • 加好友
  • 联系TA
  • 0

    周排名
  • 0

    月排名
  • 0

    总排名
  • 0

    关注
  • 1

    粉丝
  • 0

    好友
  • 0

    获赞
  • 0

    评论
  • 10

    访问数
关闭

站长推荐 上一条 /2 下一条

小黑屋| 手机版| 关于我们| 联系我们| 隐私声明| EETOP 创芯网
( 京ICP备:10050787号 京公网安备:11010502037710 )

GMT+8, 2025-6-18 14:31 , Processed in 0.013799 second(s), 9 queries , Gzip On, MemCached On.

eetop公众号 创芯大讲堂 创芯人才网
返回顶部