DDR是雙倍數(shù)據(jù)速率(Double Data Rate)。DDR與普通同步動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)非常相象。普通同步DRAM(現(xiàn)在被稱為SDR)與標(biāo)準(zhǔn)DRAM有所不同。標(biāo)準(zhǔn)的DRAM接收的地址命令由二個地址字組成。為接省輸入管腳,采用了多路傳輸?shù)姆桨?。第一地址字由原始地址選通(RAS)鎖存在DRAM芯片。緊隨RAS命令之后,列地址選通(CAS)鎖存第二地址字。經(jīng)過RAS和CAS,存儲的數(shù)據(jù)可以被讀取。
同步動態(tài)隨機(jī)存儲器(SDR DRAM)由一個標(biāo)準(zhǔn)DRAM和時鐘組成,RAS、CAS、數(shù)據(jù)有效均在時鐘脈沖的上升邊沿被啟動。根據(jù)時鐘指示,可以預(yù)測數(shù)據(jù)和剩余指令的位置。因而,數(shù)據(jù)鎖存選通可以精確定位。由于數(shù)據(jù)有效窗口的可預(yù)計(jì)性,所以可將存儲器劃分成4個區(qū)進(jìn)行內(nèi)部單元的預(yù)充電和預(yù)獲取。通過脈沖串模式,可進(jìn)行連續(xù)地址獲取而不必重復(fù)RAS選通。連續(xù)CAS選通可對來自相同源的數(shù)據(jù)進(jìn)行再現(xiàn)。
DDR存儲器與SDR存儲器工作原理基本相同,只不過DDR在時鐘脈沖的上升和下降沿均讀取數(shù)據(jù)。新一代DDR存儲器的工作頻率和數(shù)據(jù)速率分別為200MHz和266MHz,與此對應(yīng)的時鐘頻率為100MHz和133MHz。
盡管DDR存儲器與SDR相似,但是數(shù)據(jù)頻率的翻倍確實(shí)對測試工程師提出了挑戰(zhàn)。測試儀不僅要以加倍頻率鎖存數(shù)據(jù)讀取,而且還要以加倍頻率寫數(shù)據(jù)。這要求有二個DDR測試區(qū)以便進(jìn)行單獨(dú)測試。
1、芯片級測試
DDR芯片測試既在初期晶片階段也在最后封裝階段進(jìn)行。采用的測試儀通常是自動測試存儲器測試儀,其價(jià)值一般在數(shù)百萬美元以上。測試儀的核心部分是一臺可編程的高分辨信號發(fā)生器。測試工程師通過編程來模擬實(shí)際工作環(huán)境;另外,他也可以對計(jì)時脈沖邊沿前后進(jìn)行微調(diào)。
自動測試儀(ATE)系統(tǒng)也存在缺陷。它產(chǎn)生的任意波形數(shù)量受制于其本身的后備映象隨機(jī)存儲器和算法生成程序。由于映象隨機(jī)存儲器深度的局限性,使波形只能在自己的循環(huán)內(nèi)重復(fù)。因?yàn)镈DR帶寬和速度是普通SDR的二倍,所以波形變化也應(yīng)是其二倍。因此,測試儀的映象隨機(jī)存儲器容量會很快被消耗殆盡。為此,要保證一定的測試分辨率,就必須增大測試儀的內(nèi)存。
建立測試頭也是一個棘手的問題。因?yàn)镈DR存儲器的數(shù)據(jù)讀取窗口僅有1—2ns,所以管腳驅(qū)動器的上升和下降時間非常關(guān)鍵。為保證在數(shù)據(jù)眼中心進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換,需要較好的管腳驅(qū)動器轉(zhuǎn)向速度。
在頻率為266MHz時,開始出現(xiàn)傳輸線反射。設(shè)計(jì)工程師發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)測試平臺時必須遵循直線律。為保證信號的統(tǒng)一性,必須對測試頭布局進(jìn)行傳輸線模擬。管腳驅(qū)動器強(qiáng)度必須能最大限度降低高頻反射。
2、測試頭設(shè)計(jì)模擬
針對測試的設(shè)計(jì)(DFT)當(dāng)然收人歡迎,但卻不現(xiàn)實(shí)。因?yàn)樽詣訙y試儀的所需的測試時間與花費(fèi)正比于存儲器芯片的存儲容量。顯然測試大容量的DDR芯片花費(fèi)是相當(dāng)可觀的。新型DDR芯片的通用DFT功能一直倍受重視,所以人們不斷試圖集結(jié)能有效控制和觀察的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。專用DFT技術(shù)如:工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會在JEDEC會上提出的:采用并行測試模式進(jìn)行多重陣列測試。不幸的是由于考慮到芯片電路尺寸,該方案沒有被采納。DDR作為一種商品,必須最大限度減小芯片尺寸來保持具有競爭力的價(jià)位。
3、存儲器模塊測試
對存儲器模塊測試的要求是千差萬別的。DDR模塊的制造商假定已經(jīng)進(jìn)行過芯片級半導(dǎo)體故障的測試,因而他們的測試也就集中在功能練習(xí)和組裝錯誤方面。通過采用DDR 雙列直插存儲器模塊和小型雙列直插存儲器模塊,可以有三種不同存儲器模塊測試儀方案:
雙路讀取DDR測試結(jié)果。這恐怕是最簡單的測試儀方案。大多數(shù)的測試儀公司一般僅對他們現(xiàn)有的SDR測試儀作一些很小的改動就將它們作為DDR測試儀推出。SDR測試儀的寫方式是將同一數(shù)據(jù)寫在連續(xù)排列的二個位上。在讀取過程中,SDR測試儀能首先讀DDR模塊的奇數(shù)位數(shù)據(jù)。然后,通過將數(shù)據(jù)鎖存平移半個時鐘周期,由第二通道讀偶數(shù)位。這使得測試儀能完全訪問DDR存儲器單元。該方法沒有包括真脈沖串測試,而且也不是真循環(huán)周期測試。
采用實(shí)時專用集成電路(ASIC)控制器設(shè)計(jì)DDR測試儀并不難。畢竟,新型ASIC集成塊可以很容易達(dá)到所需的266MHz頻率。然而,考慮到測試儀體積與價(jià)格方面的因素,采用場編程門陣列(FPGA)作邏輯核心則更具競爭力。
采用FPGA設(shè)計(jì)266MHz存儲器控制器確實(shí)是一個挑戰(zhàn),因?yàn)樗仨毷褂?.18微米線寬的芯片來實(shí)現(xiàn)上述性能。即使我們可以得到0.18微米線寬的芯片,但整個制備方案還沒有進(jìn)行全面的審核。我們必須與FPGA的分銷商門合作,以克服所有障礙。
我們需要的測試儀不僅僅是價(jià)格便宜,而且應(yīng)當(dāng)有一定的速度和測試精度。無論其它測試方法如何,存儲器模塊制造商一直在尋找超級母板模擬器。他們認(rèn)為最佳測試應(yīng)當(dāng)在處于實(shí)際工作環(huán)境中的母板上進(jìn)行。然而,制造商們也清楚PC機(jī)母板本身也存缺陷如:引導(dǎo)速度慢、測試時間長、插槽壽命短,這些均妨礙了它在模塊測試儀上的應(yīng)用。
由于技術(shù)上的突破,上述問題可以通過專門的軟件和硬件設(shè)計(jì)解決。制造商們準(zhǔn)備采用X86處理器和PC芯片組設(shè)計(jì)生產(chǎn)新型DDR模塊測試儀。它將通過專門的測試操作系統(tǒng)大大降低引導(dǎo)時間,另外采用高速緩沖運(yùn)算與專用軟件算法結(jié)合延長雙列直插式存儲器模塊(DIMM)插槽壽命。這意味著在更換測試器件時不必關(guān)電源和重新引導(dǎo)系統(tǒng)。當(dāng)然,新型測試儀并不等于母板,它僅是一種優(yōu)化性能的測試儀。它還將配備重載測試插槽。
4、DDR DIMM模塊測試處理
模塊測試儀最重要的部分是自動處理器。處理器一般采用鍍金連接器以保證與存儲器模塊良好的電接觸。在頻率為266MHz時,2英寸長的連接器將會造成測試信號極大衰減。為解決上述難題,一種新型處理器面市了。它采用普通手動測試儀的插槽。測試儀可以模擬手動插入,平穩(wěn)地接入待測模塊的插槽;一旦測試完成,模塊又可以平穩(wěn)地從插槽中拔出。