Messtechnik für schnelle digitale Schnittstellen, DDR-Tests

DDR – Double Data Rate Memory

DDR-Speichertests

Wie auch bei den meisten anderen seriellen Highspeed-Datenbussen erfüllen Oszilloskope praktisch alle Anforderungen an Tests der Datenübertragung und Signaleigenschaften von Double Data Rate-(DDR)-Speichern – sowohl in der Entwicklungsphase als auch für DDR-Konformitätstests. Auf der Bitübertragungsschicht bieten Netzwerkanalysatoren bei Signalintegritätstests ein Höchstmaß an Genauigkeit. Für Hersteller von Computern und allen Arten elektronischer Geräte, die Programme in Random Access Memory (RAM) ausführen, sowie für Produzenten von Speicherchips in der gesamten Branche ist es unerlässlich, DDR-Speichertests zunächst im Rahmen der Entwicklung und später für die funktionelle DDR-Verifizierung und Qualitätskontrolle in der Produktion durchzuführen.

Grundlagen von DDR

Die DDR-Technologie für den Speichertransfer zu und von einem Prozessor wurde 1998 eingeführt und befindet sich mittlerweile in der fünften Generation. DDR steht für „Double“ Data Rate – doppelt deswegen, weil zwei Speichertransfers pro Taktzyklus stattfinden. Die Vorgängertechnologie SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), die nur eine Speicherübertragung pro Zyklus ermöglichte, wurde schnell von DDR abgelöst. DDR ist mittlerweile die dominierende Technologie für den Lese-/Schreib-Speicherzugriff aller Arten von kleinen Prozessoren und Computern. Mit jeder neuen DDR-Generation sind die Datenübertragungsraten und Taktfrequenzen weiter angestiegen, während gleichzeitig die Betriebsspannung und Leistungsaufnahme reduziert werden konnten. Die gewaltigen Performance-Zuwächse und die fehlende Abwärtskompatibilität zwischen den Generationen haben dazu geführt, dass bis heute noch mehrere DDR-Generationen relevant sind – von DDR5, das seit 2021 in Highend-PCs Einzug findet, bis DDR2, das bereits 2003 auf den Markt gebracht wurde. DDR2-Komponenten werden weiterhin in großen Stückzahlen verkauft, da noch immer viele Prozessoren damit arbeiten. Neuentwicklungen finden jedoch kaum noch statt.

Ihre Herausforderungen bei DDR

  • Die verschiedenen DDR-Versionen sind nicht miteinander kompatibel. Sie müssen deswegen abwägen, welche Generation für ein bestimmtes Projekt infrage kommt – nicht jede DDR-Version wird gleich gut geeignet sein.
  • DDR ist bidirektional. Wie bestimmen Sie, ob Daten geschrieben oder ausgelesen werden?
  • Das Budget für Messtechnik ist meist begrenzt. Welche Geräte werden Ihren Anforderungen im Hinblick auf Funktionsumfang und Preis am besten gerecht?
  • DDR-Konformitätstests umfassen eine Reihe von Testabläufen, die strikt eingehalten werden müssen, um die Gültigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Sie müssen sich sicher sein können, dass Sie die Konformitätstests korrekt durchführen.
  • Je höher die Frequenz, desto größer die Signalverluste, die durch Tastköpfe, Kabel und Adapter entstehen. Um aussagekräftige Messungen zu gewährleisten, muss der Einfluss des Messaufbaus kompensiert werden.

Unsere DDR-Testlösungen

Sowohl das R&S®RTO64 als auch das R&S®RTP Oszilloskop bieten die erforderliche Leistung für DDR3- und DDR4-Speichertests. Unsere speziellen DDR-Optionen für die beiden Oszilloskop-Typen sind einzigartig auf dem Markt, da sie das Triggern und Decodieren von DDR-Signalen sowie Konformitätstests gemäß den offiziellen JEDEC-Spezifikationen der DDR-Standards unterstützen.

Die meisten der Probleme, mit denen Entwickler von Schaltungen zu kämpfen haben, die Speicher-Lese/Schreib-Funktionen für DDR-Schnittstellen umfassen, betreffen das Platinenlayout – beispielsweise Probleme mit einer unzureichenden Bandbreite, Kreuzkopplung von anderen Funktionsblöcken, Impedanz-Fehlanpassungen oder Jitter. Beide Oszilloskop-Familien bieten eine breite Palette von Funktionen zum Debuggen schlechter Performance hinsichtlich Signalintegrität und -inhalt sowie zur Performance-Verifizierung, wie z. B. schnelle statistische Messungen, Echtzeit-Auge, erweiterte Jitter-Zerlegung und mehr.

Der wichtigste technische Parameter eines Oszilloskops, von dem abhängt, welche Signale zu welchen Testzwecken erfasst werden können, ist die Bandbreite. Zur Fehlersuche sollte die Bandbreite die 3. Harmonische der Grundfrequenz des erforderlichen Signals abdecken und für Konformitätstests auch die 5. Harmonische.

  • DDR3 (1,5 V), DDR3L (1,35 V) und LPDDR3 (1,2 V) erfordern die Option K91 mit einem R&S®RTO64 oder R&S®RTP.
    Für DDR3-Bandbreiten bis 1,6 GHz ist ein R&S®RTO64 mit 4 GHz Bandbreite völlig ausreichend, höhere Bandbreiten bis zum DDR3-Maximum von 2,133 GHz erfordern 6 GHz Bandbreite oder ein R&S®RTP. Das R&S®RTP084 ermöglicht problemlos die Untersuchung bis zur fünften Harmonischen der maximalen DDR3-Bandbreite, sowohl zur Fehlersuche im Rahmen der Entwicklung als auch für Konformitätstests.
  • DDR4 oder LPDDR4 erfordern Option K93 und ein R&S®RTP084 mit 8 GHz. Zur Überprüfung der Anstiegszeiten der Daten- und Steuersignale ist ein R&S®RTP164 möglicherweise besser geeignet.

Zur Vereinfachung und Automatisierung von Konformitätsprüfverfahren mit einer dieser Optionen bietet die R&S®ScopeSuite:

  • Den umfassenden Graphical Wizard, der von Anfang bis Ende durch die Konformitätsprüfverfahren führt.
  • Automatisierte Steuerung aller notwendigen Oszilloskopeinstellungen und Konformitätstestsequenzen.
  • Die meisten Wettbewerber nutzen Nachverarbeitungsprozesse zum Deembedding (Kompensieren) der Effekte des Messaufbaus. Das R&S®RTP setzt dagegen digitale Filter (Option K122) ein. Kompensieren Sie die Komponenten des Messaufbaus in Echtzeit bis zur maximalen Aktualisierungsrate von einer Million pro Sekunde – um einen Faktor von mehreren Hundert schneller als Konkurrenzgeräte
  • Konfigurierbare Testberichte zur Dokumentation der Testergebnisse.

Darüber hinaus liefert Rohde & Schwarz sämtliches notwendiges Zubehör wie Hochgeschwindigkeits-Tastköpfe mit der für die hohe Bandreite benötigten hohen Impedanz, Single-End-Bus und Testfassungen für die DDR-Fehlersuche, Signalintegritätstests, Validierung und Konformitätstests.

Für Schnittstellentests zwischen DDR-Modulen und Leiterplatten ermöglichen Rohde & Schwarz Netzwerkanalysatoren (R&S®ZNA, R&S®ZNB) Signalintegritätsmessungen mit einem Dynamikbereich und einer maximalen Bandbreite, die deutlich über allen DDR-Anforderungen liegen. Für beide Analysatorfamilien unterstützt die Option K2 in Verbindung mit K20 die Zeitbereichsanalyse einschließlich Augendiagrammen und eine gleichzeitige Frequenzbereichsanalyse.

Vorteile unserer DDR-Speicher-Testlösungen

  • Umfassende Tests von der Fehlersuche bei der Entwicklung bis zur Konformitätsprüfung im Frequenz- und Zeitbereich von DDR-Komponenten, Interposern und Steckverbindern mit Hilfe von Testgeräten, die alle Anforderungen erfüllen – Oszilloskope, Vektornetzwerkanalysatoren, Messköpfe und Prüfadapter.
  • Finden Sie die gewünschten Daten zuverlässig. Schnelle hardwarebasierte Triggerung über die komplette Signalbandbreite, einschließlich Daten- und Steuerzeichen, Steuercodes und Fehler. Die decodierten Daten werden direkt mit dem Signal oder als Tabelle angezeigt. Durchsuchen Sie eine breite Palette von Datenparametern – Treffer werden sowohl in der Signalanzeige als auch in der Tabelle der decodierten Daten markiert.
  • Automatische Trennung von Daten- (DQ) und Data-Strobe-Signalen (DQS). Da DDR bidirektional ist, müssen Lese- und Schreibsignal-Bursts voneinander unterschieden werden, bevor eine Analyse stattfinden kann. Mit der Option K91 decodiert das Oszilloskop Lese-/Schreib-Bursts automatisch.
  • Intuitive, schnelle Signalintegritätstests sowie Langzeittests.
    Untersuchen Sie mit den Datenaugen-Analysetools sämtliche Probleme der Signalintegrität. Überprüfen Sie mit einem im Datenauge konfigurierten Maskentest die Konformität über längere Zeiträume, um sicherzustellen, dass das Signal durchgehend den Standards entspricht.
  • Vertrauen Sie darauf, dass der Konformitätstest korrekt ausgeführt wurde. Der Benutzer wird mit vollständig bebilderten Anweisungen Schritt für Schritt durch den gesamten Test geführt – vom Anschluss des Oszilloskops, der Messköpfe, des Prüfadapters und Prüflings bis zum Ende der Messsequenz. Erläutert werden auch die Durchführung einzelner Tests, die Anpassung von Parametern während des Tests und die Festlegung benutzerdefinierter Grenzwerte.

Sie haben Fragen? Kontaktieren Sie uns gern.

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