DDR4 是 JEDEC 組織關于 DRAM 器件的下一代標準。DDR4 主要是針對需要高帶寬低功耗的場合。這些需求導致了 DDR4 芯片引入了一些新的特點,這些新的特點,導致在系統(tǒng)設計中,引入一些新的設計需求。
DDR4 的 I/O 架構稱為 PSOD(Pseudo Open Drain),這個新的設計,將會帶來接收端功耗的變化,以及 Vref 電平的差異。接下來的將會討論 PSOD 輸出和上一代 DDR3 標準的差異。
POD vs STLL
驅動 DRAM 工業(yè)發(fā)展的一個主要市場需求是對內存器件的低功耗要求。介于這個原因,DDR4 引入了一個新的 IO 驅動標準,成為 PSOD(Pseudo Open Drain)。在 PSOD 里,接收端將信號端接到軌電壓(VDD),而不是軌電壓的一半(VDD/2)。
為了直觀的看出端接方式的差異對總的功耗的影響,下面分別比較了在輸出高和低得情況下,DDR4/DDR3 的電流流向。
當輸出為低時,SSTL/POD 的都會有電流流過。實際上,POD 的拉電流會比 SSTL 稍大,因為其端接的軌電壓,而 SSTL 的端接到軌電壓的一般。這個也是為什么 DDR4 的軌電壓選用了一個稍微低一點的電平。
主要的區(qū)別在于輸出高電平時。SSTL 電平將會繼續(xù)有消耗電流,并且電流大小和輸出低電平的時候一致。POD 在輸出高電平時,沒有工作電流。
所以,一個降低 DDR4 系統(tǒng)功耗的方法是,盡量加大 DDR4 輸出高的數(shù)量。這個就是為什么 DDR4 中多了“DBI 管腳”。舉個例子,當 8bit lane 中有至少有 5 個 DQ 都是低時,所有的 Bit 將會被翻轉,并且 DBI(Data Bus Inversion)置低,用來指示數(shù)據線的反轉。通過這個方法,總共 9 個信號中(8 個 DQ 和 1 個 DBI),總有至少 5 個是被驅動為高電平。如果原始的數(shù)據中有 4 個或者更多的信號被驅動為高時,那么 DBI 信號也將會設為高,同樣,還是 9 個里面至少有 5 個為高。這樣的話,在每一個數(shù)據傳輸的過程中,都是至少有 5/9 的數(shù)據是高電平,可以在一定程度上降低了功耗。
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