FuturePlus Systems, FPS
Matt Simon
DDR已廣泛應用於各種計算機系統，包括電腦，服務器和移動設備。為了確保DDR使用的可靠性，信號完整性和協議合規性的測試過程至關重要。為了讓您進一步了解測試過程的背景及概念，本文將介紹信號完整性測試和協議以及用於此測試設備。
DDR記憶體信號完整性測試
信號完整性測試的主要目標是分析DDR記憶總線上傳輸的電信號質量。包含地址，數據以及控制信號必須以足夠的質量進行傳輸才能確保記憶子系統的正常運行。以下測試指標對於 DDR 內存的信號完整性測試極為重要：
測試表示 #1: 電壓值
為了確保記憶體子系統的正常運行，DDR信號的電壓值必須保持在一定範圍內。此外，所有記憶設備之間的電壓值也需要保持一致，以保障 DDR 信號值既不過高也不過低。
測試表示 #2: 時序
精確控制 DDR 信號的時序是用以保證 DDR 數據的正確傳輸和接收的必要條件。各種時序參數，例如設置時間，持續時間，時鐘偏移和抖動，都必須以皮秒級的精度進行測試才能獲得最準確結果。
測試表示 #3: 串音 (Crosstalk)
串音指的是在 DDR 總線中傳輸線之間發生非期望的信號相互干擾。串音量跟信號衰減和干擾有密切的關係。因此，必須盡量把串音降到最低，以減少數據傳輸的錯誤。
測試表示 #4: 反射波
信號遇到阻抗不匹配或不同的傳輸介質時就會產生反射波。與串音類似，反射波可導致信號衰減，從而引發數據傳輸錯誤。因此，減少反射波也是維持 DDR 信號完整性重要的方法。
信號完整性測試工具
由於 DDR 完整性測試對環境要求較為敏感，需要使用專用設備進行精確的測量和分析。以下是在 DDR 信號完整性測試中常用的設備：
測試設備 #1: 示波器
示波器是一種用於測量 DDR 信號的電壓值和時序的設備。透過示波器的正確量測可讓工程師識別出 DDR 在時序參數是否合規，並發現信號間的串優和反射等問題。
測試設備#2: 信號產生器
信號產生器可模擬產生 DDR 數據流量的測試信號，以幫助驗證記憶體子系統在不同流量模式下的性能。流量模式可根據測試設定進行調整，讓工程師進一步驗證記憶體子系統的性能。
測試設備 #3: 時域反射器 (TDR)
時域發射器（TDR）可用於測量 DDR 總線的阻抗特性，有助於識別 DDR 信号走线阻抗不匹配，信號分支和信號走線阻抗不連續其原因。
與用於系統信號量測的示波器不同，信號產生器和 TDR 可用於元器件特性和記憶體通道特性量測。
DDR協議測試
DDR 協議測試是驗證 DDR 控制器和 DDR 記憶體之間傳輸數據的 DDR 協議過程。 DDR記憶協議測試規範包含根據聯合電子器件工程委員會（JEDEC）的規範對記憶子系統進行驗證。
為了確保 DDR 控制器和 DDR 記憶體溝通時遵守 DDR 協議所定義用於命令，地址和數據傳輸，時序和錯誤處理等的複雜規則，工程師必須深入了解 DDR 記憶體協議的關鍵參數。
以下是在 DDR 協議測試中進行測試的關鍵參數：
協議測試參數 #1:指令間隔
命令間隔指的是確保命令驗證既不過於接近也不過與分散的過程，是個在讀取記憶設備和寫入數據過程的關鍵點。舉例來說，命令間隔確保行讀取或寫入過程不會在記憶執行刷新操作時進行。
協議測試參數 #2: 數據完整性
違反命令間隔規則可將損壞記憶設備中存儲的數據。此外，過度激活也可導致電荷洩露並毀損記憶。這些問題不一定會在錯誤馬糾正（ECC）過程中被檢測到，所以必須在協議測試期間的數據完整性檢查來識別。
協議測試參數 #3: 時鐘週期時序
時鐘週期時序上的差異可導致數據錯誤和系統不穩。 DDR記憶協議定義了諸如 tCK, tRCD, tRP, tRAS, tWR, tWTR, 和 tRRD等時序表示，用於規定各種操作的時序要求，例如行激活，列訪問和寫入恢復。
測試協議工具
DDR 記憶體協議需要專用的軟件和測試設備與工具來生成和分析 DDR 記憶體存取溝通的過程。以下是在 DDR 記憶體協議測試中常用的測試設備與工具：
測試協議設備 #1: 邏輯分析儀
邏輯分析儀可在測試系統運行任何測試軟件時擷取和分析 DDR 記憶體總線的信號，助於識別諸如數據錯誤，協議違反和總線爭用等問題。
測試協議設備 #2: 流量生成器
流量生成器軟件可通過生成DDR記憶體流量並模擬不同的記憶體流量場景，藉以讓工程師診斷記憶體測試。這可提高記憶體子系統在不同工作負載下的驗證效率，其中包括用以引發協議違反情況的壓力測試。
測試協議設備 #3: 協議分析器
FuturePlus Systems DDRDetective®的協議分析儀可用於實時擷取和分析DDR記憶體流量，用以識別諸如協議違規，效能問題及潛在的row-hammer事件等問題。
協議測試的價值 – 一個實例情景
信號完整性測試和協議測試是 DDR 記憶體測試的關鍵組成部分，確保傳輸的DDR記憶體信號具有足夠的質量以進行可靠的操作。而協議測試保證記憶體子系統能正確遵守DDR記憶體協議。
這些測試需要通過示波器、邏輯分析儀、信號產生器和協議分析儀等專用測試設備與工具來執行。全面的信號完整性和協議測試賦予 DDR 能在各種計算機系統和嵌入式設計中可靠運行。相反，忽視協議測試將可能導致不可預期的後果。發生如以下基於真實事件的狀況：
為了滿足對新產品不斷增長的需求，一家製造和銷售計算機的公司 TechCo 決定跳過 DDR 記憶體協議測試以縮短量產時間和節省生產成本。因此，計算機在組裝和發貨過程沒有經過適當的 DDR 記憶體模塊協議測試就直接出貨給客戶。雖然公司的銷售額在最初因客戶需求量而增長，但 TechCo 在短時期內就開始收到關於系統崩潰，數據丟失等記憶體模塊相關的客訴。
隨著互聯網上負面評價的增加，TechCo的聲譽受到重大打擊，導致新客戶不再購買該公司製造的產品。 TechCo不僅被迫召回不合規的計算機，還不得不花費數百萬美元和計費小時來恢復受損的品牌形象和客戶信任。
召回過程結果比預期更耗時，更複雜，使得TechCo的員工不斷忙於記錄召回、更換和重新測試。
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