Alors que le paysage de la technologie informatique continue d'évoluer et de changer, de nouvelles normes émergent et les architectures des appareils doivent être ajustées en conséquence. Cette déclaration s'applique également au changement générationnel des normes de DDR3 à DDR4.
Ces avancées en matière de mémoire vive ont également considérablement amélioré les performances globales. Par conséquent, pour tirer parti de la dernière RAM, les conceptions de PCB doivent changer, tout comme elles l'ont fait lorsque la norme USB est passée de l'USB 2.0 à l'USB 3.0. Ces types de changements sont continus et nécessaires car la demande du marché pour plus de puissance de traitement, de meilleures performances et des fonctionnalités plus avancées continue de stimuler l'industrie.
Alors que la plupart des gens ne remarqueront pas ou ne verront pas les changements architecturaux requis pour la conception de PCB, cela ne diminue pas l'importance de ces changements clés.
Double Data Rate 4 (DDR4), en abrégé, se décline en deux types de modules différents. Un type de module est le petit module de mémoire double en ligne (260 broches), ou So-DIMM, qui est utilisé dans les appareils informatiques portables tels que les ordinateurs portables. L'autre type de module est le module de mémoire double en ligne (288 broches), ou DIMM en abrégé, utilisé dans des périphériques tels que les ordinateurs de bureau et les serveurs.
Alors, bien sûr, le premier changement d'architecture est dû au nombre de broches. L'itération précédente (DDR3) des DIMM utilisait 240 broches, tandis que les So-DIMM avaient 204 broches. Les modules DIMM DDR4 susmentionnés utilisent 288 broches. Avec plus de broches ou de contacts, la DDR4 offre une plus grande capacité DIMM, une meilleure intégrité des données, des vitesses de téléchargement plus rapides et une meilleure efficacité énergétique.
Cette amélioration globale des performances s'accompagne d'une conception incurvée (en bas) qui permet des connexions meilleures et plus sûres, ainsi qu'une stabilité et une résistance améliorées lors de l'installation. De plus, des tests au banc ont prouvé que la DDR4 permet une amélioration des performances de 50 % jusqu'à 3 200 MT (taux de transfert en mégabits par seconde).
De plus, ces gains de performances sont obtenus avec une consommation d'énergie réduite : chaque module DIMM ne consomme que 1,2 volt, au lieu des 1,5 à 1,35 volt requis par la norme de la génération précédente. Tous ces changements signifient que les concepteurs de PCB doivent réévaluer leur approche de conception pour mettre en œuvre la DDR4.
Si nous voulons que les appareils ou composants électroniques fonctionnent à des niveaux optimaux, nous avons besoin de conceptions de PCB précises qui incluent la mise en œuvre DDR4. Ceci est bien compris. En plus du besoin de précision de conception, il doit également être compatible avec la mémoire d'aujourd'hui.
Les concepteurs de PCB doivent également tenir compte de divers autres facteurs, tels que l'allocation d'espace et les connexions critiques. Il est également nécessaire de gérer la phase de conception initiale, car pour une mise en œuvre réussie, la conception doit respecter la topologie de câblage et les spécifications de conception.
Pour gérer efficacement les données, les PCB doivent suivre le câblage et les meilleures pratiques (PCB), car ne pas le faire peut entraîner plusieurs problèmes, notamment la sensibilité et les émissions rayonnées. Les concepteurs de PCB doivent également utiliser des techniques appropriées pour obtenir une diffusion massive et des taux de pointe élevés afin de maintenir un faible BER et une plage de données de 1,6 à 3,2 Gbps. Encore une fois, sans techniques de conception appropriées, nos PCB rencontreront des problèmes d'intégrité du signal et entraîneront une diaphonie et une gigue (excessive) qui en résulte.
L'obtention du meilleur chemin de routage dans une conception de PCB nécessite un placement correct des connecteurs DIMM et une utilisation appropriée des puces de mémoire. En général, la SDRAM DDR4 nécessite un câblage plus court et un espacement approprié pour obtenir une synchronisation maximale et une intégrité optimale du signal. Les concepteurs de PCB doivent également échanger les broches dans les groupes de signaux pertinents. De plus, le câblage des signaux au niveau des espaces, le câblage des couches de signal les unes à côté des autres et la division du plan de référence doivent être évités lors de la mise en œuvre.
De plus, si possible, nous devons également acheminer les signaux d'interface mémoire entre la couche d'alimentation ou la masse appropriée (GND). De plus, vous pouvez réduire ou éliminer les différences de vitesse de transfert en acheminant les signaux DQ (données d'entrée/sortie), DQS (sélection de données) et DM (masque de données) dans le même groupe de canaux d'octets sur la même couche. Les signaux d'horloge ont des retards de propagation plus longs que les signaux DQS, de sorte que les longueurs d'alignement du signal d'horloge doivent généralement être plus longues que l'alignement DQS le plus long dans un module de mémoire en ligne à deux rangées.
Enfin, nous devons garder à l'esprit que chaque pile de planches est différente, tout comme les exigences d'espacement. Par conséquent, un solveur de champ (tel que Cadence Clarity™ 3D Solver) doit être utilisé pour établir une diaphonie inférieure à -50dB entre les signaux critiques. Remarque : Il n'y a pas d'exigence de longueur entre l'horloge et le DQS, mais il y a une exigence de longueur entre l'horloge et la commande/le contrôle/l'adresse. L'exigence de longueur dépend du Dk (constante diélectrique) du matériau et de la charge sur chaque SDRAM. 4.
Les réseaux DQS, DQ et DM peuvent être affectés à n'importe quelle couche stripline interne disponible dans la pile. Au lieu de cela, l'adresse/la commande/le contrôle et l'horloge doivent être acheminés sur des couches plus proches de la SDRAM pour minimiser le couplage sur le trou.
Les vias SDRAM d'adresse/commande/contrôle doivent avoir des vias connectés à la terre (vias ombrés) ajoutés à chaque SDRAM pour réduire le couplage des vias.
De plus, l'adresse et la couche d'alimentation de référence de contrôle ou la masse dépendent du contrôleur. Notez que les modules DIMM ont des couches d'alimentation de référence d'adresse et de contrôle, tandis que les BGA intégrés (matrices à billes) ont rarement des couches d'alimentation de référence d'adresse et de contrôle.
La DDR4, comme la norme de génération précédente (DDR3), nécessite une nouvelle approche de conception dans sa mise en œuvre. De toute évidence, les exigences de conception ont changé pour s'adapter aux performances améliorées, qui sont un effet secondaire de l'innovation. Cependant, suivre les bonnes techniques de conception et de topologie peut maximiser les performances en tirant parti de cette nouvelle norme contemporaine.
Que vous mettiez en œuvre n'importe quelle forme de mémoire DDR ou que vous travailliez sur une conception avec des exigences de signal particulièrement exigeantes, la suite d'outils de conception et d'analyse de Cadence peut vous aider. conceptions plus rapidement que votre "double débit de données" attendu.
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