DDR3 SDRAM 的硬件及PCB设计与要点分析（图）

longsoncd

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虽然DDR3的资料很多，ddr4和 eMMC也出现了，但是目前还是在很多项目里存在DDR3的身影；

这里把DDR3的设计心得搬出来说一说：

1.上一张图纸大家都看得见：

如图，DDR3 sdram芯片原理上简单得很，就几个注意点：
a.DATA bus--一般都多片拼接，数据线从0往后数，这里位宽32bits【DQ0~DQ31】,实际更据您需要的容量而定；
  g- P0 ~/ Q3 {/ b. n" P2 N8 E$ e' h+ xb.Addr bus--A0~A13,位宽14bits；
c.CLK:差分的
cke：时钟使能
     ck_P,ck_N差分时钟
  ?% |5 f3 [3 N" g& W/ }d.复位：ResetN
e.bank地址选择：BA0~BA2
# L% M9 ^5 D$ Of.端接：ODT
. C4 H% B2 p0 {5 X  x3 ?! fg.数据掩码、控制命令 如：/cs,/WE
h.电源

i,剩下就是电源引脚上的退耦电容/供电

2.引脚说明详细：

! j& F. C8 z: Q$ ~, }

管脚符号	类型	描述
A0-A9,A10/AP,A11,A12/BC#,A13	Input	地址输入。为ACTIVATE命令提供行地址，和为READ/WRITE命令的列地址和自动预充电位（A10），以便从某个bank的内存阵列里选出一个位置。A10在PRECHARGE命令期间被采样，以确定PRECHARGE是否应有于某个bank：A10为低，这个bank由BA[2:0]来选择，或者A10为高，对所有bank。在LOAD  MODE命令期间，地址输入提供了一个操作码。地址输入的参考是VREFCA。A12/BC#：在模式寄存器（MR）使能的时候，A12在READ和WRITE命令期间被采样，以决定burst chop(on-the-fly)是否会被执行（HIGH=BL8执行burst chop），或者LOW-BC4不进行burst chop。
BA0,BA1,BA2	Input	Bank地址输入。定义ACTIVATE、READ、WRITE或PRECHARGE命令是对那一个bank操作的。BA[2:0]定义在LOAD  MODE命令期间哪个模式（MR0、MR1、MR2）被装载，BA[2:0] 的参考是VREFCA
CK,CK#	Input	时钟。差分时钟输入，所有控制和地址输入信号在CK上升沿和CK#的下降沿交叉处被采样，输出数据选通（DQS、DQS#）参考与CK和CK#的交叉点。
CKE	Input	时钟使能。使能（高）和禁止（低）内部电路和DRAM上的时钟。由DDR3  SDRAM配置和操作模式决定特定电路被使能和禁止。CKE为低，提供PRECHARGE POWER-DOWN和SELF REFRESH操作（所有Bank都处于空闲），或者有效掉电（在任何bank里的行有效）。CKE与掉电状态的进入退出以及自刷新的进入同步。CKE与自刷新的退出异步，输入Buffer（除了CK、CK#、RESET#和ODT）在POWER-DOWN期间被禁止。输入Buffer（除了CKE和RESET#）在SELF REFRESH期间被禁止。CKE的参考是VREFCA。
CS#	Input	片选。使能（低）和禁止（高）命令译码，当CS#为高的时候，所有的命令被屏蔽，CS#提供了多RANK系统的RANK选择功能，CS#是命令代码的一部分，CS#的参考是VREFCA。
DM	Input	数据输入屏蔽。DM是写数据的输入屏蔽信号，在写期间，当伴随输入数据的DM信号被采样为高的时候，输入数据被屏蔽。虽然DM仅作为输入脚，但是，DM负载被设计成与DQ和DQS脚负载相匹配。DM的参考是VREFCA。DM可选作为TDQS
ODT	Input	片上终端使能。ODT使能（高）和禁止（低）片内终端电阻。在正常操作使能的时候，ODT仅对下面的管脚有效：DQ[7:0],DQS,DQS#和DM。如果通过LOAD MODE命令禁止，ODT输入被忽略。ODT的参考是VREFCA
RAS#,CAS#,WE#	Input	命令输入，这三个信号，连同CS#，定义一个命令，其参考是VREFCA
RESET#	Input	复位，低有效，参考是VSS，复位的断言是异步的。
DQ0-DQ7	I/O	数据输入/输出。双向数据，DQ[7:0]参考VREFDQ
DQS,DQS#	I/O	数据选通。读时是输出，边缘与读出的数据对齐。写时是输入，中心与写数据对齐。
TDQS,TDQS#	Output	终端数据选通。当TDQS使能时，DM禁止，TDQS和TDDS提供终端电阻。
VDD	Supply	电源电压，1.5V+/-0.075V
VDDQ	Supply	DQ电源，1.5V+/-0.075V。为了降低噪声，在芯片上进行了隔离
VREFCA	Supply	控制、命令、地址的参考电压。VREFCA在所有时刻（包括自刷新）都必须保持规定的电压
VREFDQ	Supply	数据的参考电压。VREFDQ在所有时刻（除了自刷新）都必须保持规定的电压
VSS	Supply	地
VSSQ	Supply	DQ地，为了降低噪声，在芯片上进行了隔离。
ZQ	Reference	输出驱动校准的外部参考。这个脚应该连接240ohm电阻到VSSQ 3 F7 q6 \( D9 {% a7 O

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3.pcb设计，上图说明：

" e. y) s) E  c3 E# O1 H  R

关键要点：

0.布局合理，2片ddr芯片与cpu芯片保持同等距离，且需要预留绕线空间，便于走线等长处理，图中ddr芯片离cpu物理距离500mil：

1.数据线 走靠近GND的内部走线层，如图3、10层

2.地址线 走靠近GND的内部走线层，如图4，9层

3.相邻走线层走线尽力垂直交叉

4.差分时钟从源端（cpu）引出到两片ddr芯片，拓扑结构保持"Y"结构，切保证在分支点到两片ddr芯片的距离一致+/-5mil，时钟走线特写：

5.关于走线间距，需要满足>=3W原则，图示差分时钟线宽间距为3.2mil/10.5mil，具体最好做一下仿真，叠层和板材不一样，相应的阻抗也不一样

6.关于电源：两组VREF/VDD，都需要走足够宽，根据经验需要走电源平面分割

7.等长蛇形线间gap保持>3w，图中为18.5mil

8.地址线addr bus/ba0~ba2/odt//cs/we等都采用Y结构从源端到ddr芯片端

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9.走线不跨层，过孔最少原则

3 A3 ~" p5 K/ h; |& |2 p7 z7 g+ E

专注.诚信.分享.合作.发展

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fyi

best wishes！

1157323783

longsoncd@sina.cn

Longson CD

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8 |& V% R: {4 l/ E7 T, p+ i5 F. w

zhifa.ma

感谢经验分享

alexfu1984

rank和bank有什么区别呢

caobiao8888

学习了，谢谢

土豆水煮鱼

先回复在看看

zcswinner

膜拜，求指教

i265

分析的很详细  辛苦了

lucly

高级板啊，还没画过这么复杂的~

bingshuihuo

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larryfarn

谢谢分享!

Log07071222

给你赞一个！ 图文并茂

xbin

谢谢分享 先回复在认真看