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帶均衡的data信號！第一手DDR5仿真資料（下）

已有 786 次閱讀2021-8-27 17:32 | DDR5, 仿真, 眼圖, 均衡, DFE

作者：一博科技高速先生自媒體成員黃剛

有均衡的高速串行信號你們見多了，那有均衡的DDR信號你們見過嗎？來，高速先生帶你去領(lǐng)略下！

首先我們還是回顧下高速串行信號的相關(guān)概念。關(guān)于高速串行信號為什么需要各種均衡，我們在之前的文章（很多篇文章）都給大家介紹過很多了。其實(shí)總結(jié)來說就是由于高速信號達(dá)到一定的速率后，鏈路本身的衰減會急劇增大，另外由碼型的不同帶來的ISI（碼間干擾）的影響也變得越來越大，這兩方面都嚴(yán)重影響了高速串行信號的性能。

當(dāng)然說到影響，簡單來說就是使得信號的眼圖張開度降低甚至達(dá)到閉合狀態(tài)。下圖是我們在同一個(gè)PCB通道下加入不同速率的信號在接收端的眼圖結(jié)果，由于鏈路高頻的衰減不斷增大，可以看到從1Gbps到25Gbps速率的傳輸范圍內(nèi)，眼圖從張開得很大慢慢到閉合了。

所以對于高速信號來說，各種均衡的配置就顯得非常有必要了，我們一般能看到在芯片的收發(fā)端配置了幾種常見的均衡，例如CTLE，F(xiàn)FE，DFE這些！

關(guān)于高速信號的介紹就到這里，高速先生差點(diǎn)忘記本文其實(shí)主要想寫的是DDR仿真了！

前面文章對DDR5標(biāo)配的速率也有了簡單的介紹，它的起步基本是DDR4的天花板，也就是3200Mbps，然后中值配置是在4800Mbps到6400Mbps之間，根據(jù)協(xié)議文檔說的，最高目前寫到了8400Mbps。

在DDR5的均衡中，主要配置了接收端的DFE均衡模塊，說到DFE均衡，它無非是在FFE這種線性的均衡基礎(chǔ)上加上了一個(gè)額外的判決功能。

通過仔細(xì)閱讀DDR5協(xié)議，可以看到，DDR5的data信號標(biāo)準(zhǔn)配置是一個(gè)4tap的DFE模塊。

好，關(guān)于協(xié)議和理論都太過枯燥，說點(diǎn)仿真的東西吧。我們直接拿到DDR5的模型，來仿真看看DFE均衡對數(shù)據(jù)信號的幫助哈。

首先我們提取一根真實(shí)鏈路的data信號，把收發(fā)模型搭建好，如下所示：

我們看到DDR5的顆粒模型的確存在了AMI的算法，也就是把DFE的模塊配置到接收模型里面去了。我們打開這個(gè)AMI模型，的確能看到DFE模塊存在4tap的均衡參數(shù)可以調(diào)節(jié)。

好，本文最重點(diǎn)的部分來了！那就是我們通過在這個(gè)提取的DDR5數(shù)據(jù)通道上傳輸不同的速率，來看看接收端的結(jié)果，尤其重點(diǎn)來看看均衡之后的結(jié)果。

首先我們給的速率是3200Mbps，一個(gè)入門級的DDR5速率。在這個(gè)速率下，我們之前做的DDR4模塊在沒有DFE均衡的時(shí)候也是能成功保證的，從這個(gè)DDR5在這個(gè)速率下的仿真結(jié)果表明，DFE均衡在這個(gè)速率下幫助不大，或者說在這個(gè)速率下其實(shí)可以不需要DFE均衡。

那我們再提高速率，來到4800Mbps，看看這個(gè)速率下均衡前后的變化�？梢钥吹皆谶@個(gè)速率下，接收端的結(jié)果已經(jīng)慢慢開始衰減了，同時(shí)也能看到均衡后的效果慢慢的凸顯出來了。

那我們再提高速率，把數(shù)據(jù)信號的速率提高到6400Mbps，在這個(gè)速率下就可以清楚的看到均衡前基本上眼圖就很小了，但是通過DFE均衡后，眼圖明顯重新張開，效果非常明顯。

那我們最后把速率提高到協(xié)議的天花板，也就是8400Mbps這個(gè)level，這個(gè)速率其實(shí)已經(jīng)超過了很多我們熟知的高速串行信號了，例如USB3.0，PCIE3.0等。我們來看看在這個(gè)速率下均衡前后的差異哈。

從仿真結(jié)果上看，這就厲害了！DFE均衡居然能把一個(gè)基本上閉合的眼圖重新打開，完完全全說明了DFE均衡的作用，化腐朽為神奇哈！

通過上述的仿真結(jié)果，相信大家也清晰的看到DDR5數(shù)據(jù)傳輸率的確有可能傳輸?shù)揭粋€(gè)驚人的水平，各位現(xiàn)在還在做DDR3或者DDR4的朋友們，有沒有沖動想把你們的產(chǎn)品升下級到DDR5了呢？