精通DDR3 PCB设计

xiaoming11

DDR3的布局和布线非常严格，需要按照一定的设计要求来进行，下面总结一下该设计过程和相关的注意点：
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确定拓扑结构
4 g8 V- _5 Z: Q  w& \) Z& K● 数据线（DQ，LDM，UDM，LDQS，UDQS）：点对点，每一片单独与控制器连接，不存在拓扑结构选择问题。
● 地址线和控制线（A0-14，BA0-2，CLK，CKE，RAS，CAS，CS，WE，RESET等）：
3 ~) b/ b* L6 k: v  Z0 Z( ^" P对于拓扑结构一定要看芯片是否支持读写平衡（Read and Write Leveling），支持读写平衡情况下：
8 H/ `0 f* }+ Q  i/ D, E& [2-4片颗粒：走T点或是Fly-by都可以。
4片及以上颗粒：建议走Fly-by。
# z# o+ ~8 E2 ]6 L9 ]. f3 o9 E● 拓扑结构只影响地址线的走线方式，不影响数据线，一般DDR3走线选择Fly-by，不只具有最好的兼容性，也容易走线。

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摆放器件
DDR3靠近控制器摆放，可以取得最短的走线，获得最好的性能。
布线顺序
+ u5 i0 F0 q* h' t% g2 t/ z ● 确定好布局后，先尝试走CLK线，看看总长度是否小于4inch。
- y" P: F6 g; _- l' @ ● 根据走线层和板厂叠层结构，确定走线阻抗参数：单端50欧姆，差分100欧姆
6 T  V; s: [9 V ● 然后按顺序走LDQS，UDQS，DQ，A0-14，BA0-2，控制线等。
 ● 完成走线后，优先扇出DDR和控制器DDR区域的电源和地线，避免后面绕等长线后无法扇出电源和地线。
等长设置
 ● 以参考目标线为居中，正负偏差均可
0 n. {  r7 ~( G$ n: ` ● 对走线进行分组：DQ0-15,LDQS0，UDQS0和LDM0，UDM0为一组，DQ16-31,LDQS1，UDQS1和LDM1，UDM1为一组, A0-14，BA0-2，CLK和其余控制线为一组。
; @6 H0 T7 g8 t( l1 N0 z: A4 H% R ● 总的原则：CLK的长度要大于ADDR，ADDR要大于DQ
/ T- U; @$ @: Z$ K+ [ ● DQ参考LDQS和UDQS（不是CLK），最大误差±50mil，LDQS和UDQS差分等长误差±5mil
, U5 a% O. X: R2 h1 E ● LDQS和UDQS参考CLK，最大误差±250mil，即DQS=CLK±250mil
6 N2 g! ?8 l6 c+ d0 M/ n4 F1 s ● LDM参考LDQS，UDM参考UDQS，最大误差±50mil
 ● ADD[0-14]:BA0-2，RESET，WE，CS，CAS，RAS，ODT等控制线，参考CLK最大误差±100mil
其他布线约束和设计经验
 ● 数据线同组同层，等长，±30mil误差，保留一个裕量。
1 M; f, I6 x9 `  g6 i) x ● DQS，CLK差分走线采用紧耦合的方式走线（<2w即间距小于倍线宽），线间误差小于5mil
. b( R5 f1 }: s2 J$ a, z ● 组内线间距大于3H（H为走线到主参考平面的距离），组间大于5H
% X, D$ |. ~6 W0 N- w" ^9 q ● 数据线组内可以交换（不是控制器侧，是DDR侧）, 数据线线序，推荐 D0、D16不要改变(每一片的第一个数据线不变)，其它的数据线可以在自由调换。原因是内存的数据线只是存放数据，而CPU是根据CPU的数据线来存取，与内存的数据线顺序无关，相当于把数据存到一组容器，数据按什么顺序放就按什么顺序取。有时为了布线方便而调整组内的顺序
' i0 w' B' ?, q% z6 z" Y" X. }" M ● 地址线不能交换。原因是模式寄存器的值是通过地址总线发出的
 ● 对于双向I/O信号来说，例如DQ，串行端接电阻R放置在走线的中间，用来抑制振铃，过冲和下冲
& |+ a2 T# O3 r( B ● 地址线，控制线，串行端接电阻放置在走线的发送端。
3 L, h  w9 Q$ u8 w3 a  ^ ● 间距的控制要考虑阻抗要求和走线的密度。
 ● 相邻两层尽量参考GND
 ● rt电阻放最后一片DDR
 ● 对于DDR3，地址线的等长往往需要过孔来配合，具体的规则均绑定在过孔上和VTT端接电阻上。最优设计，CPU的地址线到达过孔的距离等长，过孔到达VTT端接电阻的距离也等长。本质是保证统一层的走线延时一致（因为同样长度的PCB走线外层和内层的传输时间不一样）
 ● CLK和DQS布线时不要随意换层，且与其他信号线的间距应大于该信号线相对于参考层的2.5倍，以减少串扰
7 m3 K7 p; Z& ^ ● 注意数据线、地址线、时钟线等信号线的相对延迟，一般时钟线会略长于其他走线，以保证在时钟信号到来时数据信号或地址信号必须准备妥当
 ● 设计阻抗比要求偏小1-2欧姆，因为阻抗越大，线越细。先按小阻抗设计，后续板厂修线调整就方便。因为减小线宽，就可以加大阻抗，同时增加了间距，这样阻抗和性能两个方面都比较好照顾。
 ● VTT开始上电必须在VDDQ之后（具体实现方式可以采用VDDQ来控制VTT电源芯片的使能），避免器件latch-up，推荐VTT和VREF同时上电
● 传输线的速度按照6mil/ps来计算(167ps/inch,6.57ps/mm)
● 走完地址线和数据线后，务必将DDR芯片的电源脚，接地脚，去耦电容的电源脚，接地脚全部走完，否则在后面绕等长时会很麻烦。
5 x# c" t' a4 C9 j, k, z ● DDR数据线用DQS来锁存，因此要和DQS保持等长。地址、控制线用时钟来锁存，因此要和时钟保持等长，一般等长就没有什么问题。
5 n* m+ B" n  u1 ?" ` ● 串扰方面，只要拉开线距，一层信号一层地，就不会出问题
 ● 一般来说，DQ，DQS，DM和时钟信号线选择VSS作为参考平面，因为VSS比较稳定，不易受到干扰
 ● 高速信号换层处需要加回流过孔，这里其实就是增加了垂直方向的回流路径，这个对于高速信号是非常有必要的
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jspij1

拓扑结构只影响地址线的走线方式，不会影响数据线的

matt

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guanshen

注意数据线、地址线、时钟线等信号线的相对延迟，一般时钟线会略长于其他走线