浅谈DDR3的走线设计

DDR3的设计有着严格等长要求，归结起来分为两类（以64位的DDR3为例）： 数据 （DQ，DQS，DQM）：组内等长，误差控制在20MIL以内，组间不需要考虑等长；地址、控制、时钟信号：地址、控制信号以时钟作参考，误差控制在100MIL以内，Address、Control与CLK归为一组，因为Address、Control是以CLK的下降沿触发的由DDR控制器输出，DDR颗粒由CLK的上升沿锁存Address、Control总线上的状态，所以需要严格控制CLK与Address/Command、Control之间的时序关系，确保DDR颗粒能够获得足够的建立和保持时间。

关注等长的目的就是为了等时，绕等长时需要注意以下几点：

1.确认芯片是否有Pin-delay，绕线时要确保Pin-delay开关已经打开；

2.同组信号走在同层，保证不会因换层影响实际的等时；同样的换层结构，换层前后的等长要匹配，即时等长；不同层的传播延时需要考虑，如走在表层与走在内层，其传播速度是不一样的，所以在走线的时候需要考虑，表层走线尽量短，让其差别尽量小（这也是为什么Intel的很多GUIDE上面要求，表层的走线长度不超过250MIL等要求的原因）；

3. Z轴的延时：在严格要求的情况下，需要把Z轴的延时开关也打开，做等长时需要考虑（ALLEGRO中层叠需要设置好，Z轴延时才是对的）。

4.蛇形绕线时单线按3W，差分按5W绕线（W为线宽）。且保证各BUS信号组内间距按3H， 不同组组间间距为5H （H为到主参考平面间距），DQS和CLK 距离其他信号间距做到5H以上。单线和差分绕线方式如下图1所示：

图1.单线和差分绕线方式示例

而另一个核心重点便是电源处理。DDR3中有三类电源，它们是VDD（1.5V）、VTT（0.75V）、VREF（0.75V，包括VREFCA和VREFDQ）。

1. VDD（1.5V）电源是DDR3的核心电源，其引脚分布比较散，且电流相对会比较大，需要在电源平面分配一个区域给VDD（1.5V）；VDD的容差要求是5%，详细在JEDEC里有叙述。通过电源层的平面电容和专用的一定数量的去耦电容，可以做到电源完整性。VDD电源平面处理如下图2所示：

图2：VDD电源处理

2. VTT电源，它不仅有严格的容差性，而且还有很大的瞬间电流；可以通过增加去耦电容来实现它的目标阻抗匹配；由于VTT是集中在终端的上拉电阻处，不是很分散，且对电流有一定的要求，在处理VTT电源时，一般是在元件面同层通过铺铜直接连接，铜皮要有一定宽度（120MIl）。VTT电源处理如图3所示：

图3：VTT电源

3.VREF电源 。 VREF要求更加严格的容差性，但是它承载的电流比较小。它不需要非常宽的走线，且通过一两个去耦电容就可以达到目标阻抗的要求。DDR3的VERF电源已经分为VREFCA和VREFDQ两部分，且每个DDR3颗粒都有单独的VREFCA和VREFDQ，因其相对比较独立，电流也不大，布线处理时也建议用与器件同层的铜皮或走线直接连接，无须在电源平面层为其分配电源。注意铺铜或走线时，要先经过电容再接到芯片的电源引脚，不要从分压电阻那里直接接到芯片的电源引脚。VREF电源处理如图4所示：

图4：VREF电源

滤波电容的FANOUT 小电容尽量靠近相应的电源引脚，电容的引线也要尽量短，并减少电源或地共用过孔；

图5 ： 小滤波电容的Fanout

Bulk电容的FANOUT

电源的Bulk电容一般在设计中起到的是储能滤波的作用，在做Fanout时要多打孔，建议2个孔以上，电容越大需要过孔越多，也可以用铺铜的形式来做。电容的电源孔和地孔尽量靠近打，如图6所示。

图6：储能电容的Fanout

综上所述，我们常规DDR3的走线设计总结如下表：

编辑：hfy