因應記憶體世代演進的運作頻率高頻化、記憶體顆粒封裝BGA化(Ball Grid-Array,錫球柵欄化)的態勢下，無論是PC/NB平台常用到DDR、DDR2、DDR3記憶體模組，以至於從行動運算裝置到嵌入式裝置使用的低功耗LP DDR、LPDDR2等記憶體，如何以適當的量測儀器與探測工具，來協助工程師進行高速記憶體的訊號量測、驗證與偵錯工作，以快速的完成偵錯、修改，達成產品提早上市的目標……
太克科技量測儀器技術部門技術經理楊雄偉認為，記憶體系統的設計驗證需考慮如何在指定的工作條件下，精確了解電路行為模式及邊界值條件，做系統整合時能快速驗證信號完整性和時序分析並發現問題，能在不同儀器、探針╱治具之間相互搭配，最後可針對嵌入式系統進行簡單的測試設置及快速檢驗出結果。
DDR/DDR2/DDR3量測驗證的挑戰與業界解決方案
記憶體測試的挑戰在於：1.信號存取與探測：易於使用/可靠的連接、頻寬和信號完整度並兼顧經濟實惠的原則。2.可隔離出讀寫爆發模式的訊號觸發或後處理。3.符合JEDE規範的一致性的測試，像參數時序、振幅量測、Vref/Vih/Vil電壓與降額量測。3.測試結果可驗證╱可統計。4.有效的報告與存檔。以及針對電路特性與除錯所需要的進階分析能力。
太克提供快速且精確的DDR/DDR2/DDR3量測儀器解決方案，像作為訊號路徑/特性與電路驗證的DSA採樣示波儀、類比與電氣特性除錯的DPO/DSA即時示波儀與相關軟體、數位訊號驗證與除錯的TLA邏輯分析儀與Nexus、FuturePlus記憶體顆粒治具的支援，以及SDRAM記憶體顆粒探測治具、探針、夾板等。
取樣示波儀協助訊號的路徑特性量測與電路板驗證
楊雄偉指出在訊號特性與電路驗證上，太克DSA8200 sampling oscilloscope(取樣示波儀)適用於DDR 266/333/400MHz、DDR2 400/533/667/800/1066MHz，以及DDR3 800/1066/1333/1600/1867MHz等應用範圍進行量測驗證。對上到DIMM模組或銲在主機板上的高頻DDR/DDR2/DDR3記憶體而言，如何考量逾時偵測修正(Timeout Detection and Recovery,TDR)、頻率散射干擾下的S參數，對訊號路徑特性以及訊號在傳遞損失等影響。
另一項挑戰是如何量化訊號完整性，像阻抗測量、訊號插入、回波損耗以及頻域串擾等。DSA8200取樣示波儀與TDR、S參數產生軟體搭配下，量測取樣頻譜達70GHz並維持最低的雜訊干擾，改進阻抗影響並提昇量測的精準性，可記錄一百萬個高頻量測點訊號資訊。DSA8200也可以在抖動時序與雜訊干擾下模擬通道效應(channel effect)，並將量測步驟自動化以減少錯誤與測試時間，使整段分析作業縮短到僅幾分鐘就完成。
DDR在類比訊號驗證偵錯(Analog Validation & Debug)方面，太克提供了搭配DSA70000即時示波器的探測量測軟體，針對DDR/DDR2/DDR3進行量測驗證。像是訊號接取╱探測部份，需要容易但可靠的物理連接，量測記憶體的各種測量點，具備需要最高的信號完整性與足夠反應訊號速度的頻率產生效能。
另外在信號採集部份，可以自動觸發和捕獲DDR的DQ、DQS信號以隔離讀寫訊號，並自動設置電壓準位和數據傳輸速率，長時間持續的捕捉訊號並以高解析度呈現出來。
在DDR Analysis(DDRA)訊號分析軟體功能上，可自動設置、爆發讀/寫模式檢測並符合JEDEC通過/失敗的量測模式，另外搭配DPOJET最強大的抖動、眼圖(Eye diagram)和時序分析工具，可進行時間、振幅、直方圖、量測圖，進階時序抖動(Jitter)、眼圖測量和通過/失敗測試，並提供許多可選擇的顯示與繪圖選項，以及報表產生器。
類比╱數位與混合訊號量測與驗證
越高的資料傳輸率使訊號接取與量測方式變得複雜，從訊號邊界值變少、更高的訊號傳真度要求、元件幾何尺寸的縮減、腳位間距小於20毫米(20mils)造成很難甚至無法量測的測點。目前電腦的標準DIMM已有多種量測方式，但嵌入式系統多半把記憶體銲接在PCB上，而DDR2/DDR3全都是最難分接量測的BGA封裝，若改以BGA殖球插槽銲接在量測IC處，中間接上可外拉出做訊號量測的Nexus DDR中介板，它支援DDR2/DDR3的x4/x8與x16模式，上面有BGA插槽可直接安置受測的記憶體IC。
類比訊號可搭配P7500系列三態探測器、020-2954-xx延伸排線、4GHz三態微銅軸量測電纜，以及可支援到20GHz的P75TLRST量測線。楊雄偉並列舉幾種BGA植球訊號的量測實例。
在混合類比與數位訊號的驗證上，可搭配P6780主動式差分邏輯探測器，可做16通道外加一時脈、2.5GHz頻寬且僅0.5pf低電容延遲的訊號量測；另外 P6717單端邏輯探測器亦支援16通道外加一時脈、350MHz頻寬混合類比、數位邏輯訊號的量測，同時搭配iCapture 探測器與MSO70000軟體搭配下，可僅用單一類比量測線連接下，進行類比╱數位訊號與混合訊號量測作業。
數位設計與驗證
楊雄偉在數位驗證除錯(Digital Validation & Debug)方面，點出額外的觀測需要，像進出記憶體的資料流，多通道、全通道的脈衝與時序量測，進出CPU與記憶體的資料流；同時硬體能協助確認匯流排或系統等級的錯誤，協定循序與時序、記憶體開機初始化與系統電源計時，DRAM暫存器設定、刷新操作，與其他系統匯流排或示波器波形的時間相關性等。太克TLA7000系列記憶體顆粒治具與探針，提供DDR 266/333/400MHz、DDR2 400/533/667/800/1066MHz及DDR3 800/1066/1333/1600/1867MHz訊號量測解決方案。
對DDR2/DDR3數據接取而言，量測儀器有充足效能因應所有DDR訊號的量測需要，預先保留的頻率元件與時序區段、將訊號反射現象降到最低，以及同業中最低0.5pF的探頭電容負載。而僅搭配Tektronix邏輯分析儀的NEXVu DIMM探測治具，適用於增強型JEDEC設計的DIMM、DIMM中介板，並可搭配BGA記憶體中置板，直接接觸量測到記憶體顆粒下的BGA訊號。MagniVu邏輯分析儀，支援到最低僅20ps的時脈訊號，相當於50GHz的解析能力。
太克的邏輯分析儀TLA7000系列，支援1.4 Gb/s data、1.4GHz clock全雙工、64Mb的訊號量測，以及2.8 Gb/s data、1.4GHz clock半雙工、128Mb訊號量測紀錄能力，紀錄樣本項目數長達128K，包含觸發、16種 IF-THEN-ELSE 觸發機制、24字組辨識、136個通道模組，使用 P68xx與P69xx探測頭以及TLA7016、TLA7012等量測的邏輯分析儀。並針對DDR3提供強化分析工具軟體如SPF(Sample Point Finder)以及協定違例(Protocol Violation Tool)等工具軟體。搭配Nexus與FuturePlus記憶體量測治具的組合，是領導全球的DDR3測試解決方案。
從主流、低功耗到圖形記憶體的各式記憶體量測解決方案的搭配
楊雄偉列出各種記憶體應用下的量測驗證方案。在一般DDR、DDR2、DDR3 DIMM記憶體模組量測驗方面，可使用TLA7102 Portable or TLA7016 Benchtop 邏輯分析儀主機，DDR搭配TLA7AA4探頭，DDR2/DDR3則搭配TLA7BB4探頭，測試夾╱固定治具部份建議採用採Nexus Technology NEXVu與FuturePlus System DDR Support；探頭部份DDR、DDR2使用Tektronix midbus探頭或Nexus & FuturePlus 插槽中介板與DIMM測試治具，DDR3則需使用P6960HCD (>1500MT/s) 或NEXPRB1XL(< 1500MT/s)。
至於示波儀部份， LP DDR/LPDDR2與DDR顆粒的量測驗證，要採用DPO/DSA70404B、MSO70404或以上的機種，DDR2則需使用到DPO/DSA70604B、MSO70604或更高階的機種；至於GDDR3、DDR3量測驗證部份，需使用到DPO/DSA70804B、MSO70804 或更高階的示波儀，探頭部份採P7300或 P7500串列差分探頭，分析軟體可採用 DDR Analysis (DDRA)、Advanced Search & Mark (ASM)、DPOJET Jitter/Eye Analysis (DJA)等，至於匯流排命令觸發╱iCapture擷取部份，LPDDR/LPDDR2、DDR使用MSO70404或更高階示波儀，DDR2使用 MSO70604，GDDR3與DDR3使用MSO70804或更高階的示波儀。
楊雄偉總結世界最佳的DDR驗證量測方案，提供全部驗證、訊號特性與完整量測支援，從DDR/DDR2/DDR3、LP DDR/DDR2到GDDR3一套工具搞定，並與Nexus & FuturePlus協力廠商合作，提供完整的協定量測與探頭支援：在量測效能上支援三態探測(TriMode porbing)、針對JEDEC規範自動化設置測試與判斷通過與否的要件，提供業界從類比訊號到數位電路驗證的完整服務。
<擷錄電子> 2012/02/23
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