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2018年3月11日 星期日

DDR SDRAM的TDQS/RDQS功能



最近在重新Study DDR的東西,看到這個TDQS的功能,來跟大家介紹一下。

TDQS是Termination Data Strobe的縮寫,這是在DDR3和DDR4 X8的SDRAM才有的功能,在X4、X16的DRAM則無此功能。

一般的DRAM是8個Data (DQ)會搭配一個Data Strobe (DQS),所以X8 DRAM裡每8個DQ毀會有一個相對應的DQS。而X16的DRAM則是有16個DQ搭配2個相對應的DQS。而X4 DRAM比較特殊,它是4個DQ搭配一個DQS。

Fig. 1 是在2 slot (2 dimm)的應用時,X4和X8 DRAM混搭時的狀況。如果沒有TDQS這功能,DQSa和TQSb的負載將會不一樣,這樣會造成系統工程師在SI設計上的一大挑戰。



Fig. 1. Mixing X4 and X8 DRAM without TDQS function. 


如Fig. 1,當有TDQS的功能時,當讀寫X4 DRAM資料時,兩個DQS (DQSa和DQSb)的loading將會一致。


Fig. 2. Mixing X4 and X8 DRAM without TDQS function. 

DDR3/DDR4的DQS是differential signal (差動訊號),DQS和DM (Data Mask)共用一個接腳(ball),而DQS#(反相DQS)則是用一個NU (Non-used) ball。由於在DRAM上TDQS和DM是共用同一個ball,所以TDQS和DM功能只能二擇一,也就是有TDQS功能就不會有DM,而有DM功能就無法開啟TDQS。這可由DRAM的狀態戰存器1(Mode Register 1)裡的第11個位元來控制(MR1[11])。

而RDQS是Redundant Data Strobe的縮寫,這是DDR2 X8的DRAM才有的功能,在X4、X16的DRAM則無此功能。RDQS和TDQS的功能一樣,為了就是讓X4的兩個DQS的負載能相同。然而TDQS只提供termination,RDQS除了提供termination外,還能輸出strobe。


Fig. 3. Summary of DRAM's TDQS/RDQS functions. 

看似RDQS的功能比TDQS還好,但是仔細去看PHY對X4、X8 DRAM的讀寫狀況時,會發現RDQS輸出strobe這功能是多餘的。因此DDR2提供RDQS功能,而DDR3開始就簡化成TDQS的功能了,如Fig. 3。
 
Reference:


  • DDR3 Termination Data Strobe Introduction, Micron Technique Note: TN-41-06
  • DDR2 Redundant Data Strobe Introduction, Micron Technique Note: TN-47-12
  • DDR4 SDRAM Standard, JESD79-4B, 2017.
  • DDR3 SDRAM Standard, JESD79-3F, 2013.
  • DDR2 SDRAM Standard, JESD79-2F, 2009.

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