DDR4 測試的新挑戰 引論

DDR4 在一些服務器和工作站上已經開始使用，DDR4 和前代的 DDR3 相比， 它的速度大幅提升，最高可以達到 3200Mb/s,這樣高速的信號，對信號完整性的要求就更加嚴格，JESD79‐4 規范也對 DDR4 信號的測量提出了新的要求， 本文就要討論一下 DDR4 測試面臨的新挑戰。

DDR4新的特性

DDR4 相比 DDR3，有很多新的變化，首先它的帶寬提高了近一倍，最高達到 3200Mb/s，而且運行在更低的電壓下，VDD 電壓是 1.2V，這樣可以在帶寬提高的同時，不會提高系統的功耗。采用了新的顆粒架構，可以在單條內存上做到 16 個內存顆粒，內存封裝和 DIMM 類型不變，但是內存的 Pin 腳數量有所變化，

DDR4 的 Pin 腳數達到 288Pin，Pin 腳間距更加小，更詳細的對比，見下圖

Fig.1 DDR4 和 DDR3 對比圖

DDR4信號完整性測試新要求

在 DDR4 規范 JESD79‐4 中，對物理層信號測試要求有：DQ 眼圖模板測試、抖動分析、電氣特性測試，時序測試。相比 DDR3，DDR4 對眼圖測試和抖動測試提出了新的要求 抖動測試

在 DDR3 的測試中，對 Clock 的抖動的測試要求是：Period Jitter、Cycle‐Cycle Jitter、 Duty Cycle Jitter。DDR3 的 Spec 中做了這樣的推算：如果你的內存滿足了規范要求的所有電氣特性和時序特性，就可以一直正常的運行?，F實狀況下，這是沒有考慮其他因素的理想情況，像隨機抖動等也會影響產品的工作，而 DDR3 都沒有對這些進行測試。

Fig.2 DDR3 Clock 抖動測試

在 DDR4 的規范中，采用了更實際的方法來考慮這些因素，測試要求包含了隨機抖動 Rj 和確定性抖動 Dj，在規范中，總體抖動 Tj 被定義為在一定誤碼率下的確定性抖動 Dj 和隨機性抖動 Rj 的和，對抖動做了分解。Fig.5 是測試結果。

Fig.4 DDR4 Clock Jitter 要求

Fig.5 Lecroy Qualiphy‐DDR4 Jitter 測試結果

眼圖模板測試

在 DDR3 測試中，眼圖只是作為一個 Debug 的手段，不是強制要求測試，而且沒有模板。但是在 DDR4 中，要求進行 DQ 輸入接收端眼圖模板測試，Fig.6 是眼圖模板的定義，在 DDR4‐2133 及以下頻率，TdIVW_total 和 TdIVW_dj 相等 VdIVW_total 和 VdIVW_dV 相等，從本質上，現在還沒有在模板中定義隨機成分。

Fig.6 DDR4 眼圖模板定義

Fig.7 DDR4 DQ 眼圖

DDR4 測試探測挑戰

DDR4 的速率提升一倍，同時信號電壓降低也接近一倍，這對測試探測技術提出了更高的要求。DDR4 規范中的所有測試都是定義在 BGA 或者 DIMM 的管腳處， 但是，在很多時候，我們很難直接探測到 BGA 管腳處，這樣測出來的結果誤差會非常大，解決方案是使用 Interposer 夾具或者虛擬探測技術，探測到理想點的波形。