案例分享－DDR不能正常工作之DDR拓扑结构的选择

DDR的拓扑结构选择也是一个老生常谈的话题了，从最初只能采用T拓扑到支持读写平衡的Fly-by拓扑，设计似乎变得越来越简单了。大家来看这样一种情况，一个驱动拖动两片DDR颗粒，芯片支持读写平衡，您一般会选择什么拓扑结构呢？我想，这个应该和个人的设计习惯有关，或者选择T拓扑，或者选择Fly-by，没有标准答案。但是作者最近遇到的一个项目，一个主控拖动两个DDR颗粒，采用Fly-by结构，信号质量就不稳定，小批量量产总有几块板子DDR不能正常工作，仿真发现DDR信号质量并不是很理想，修改拓扑结构后，DDR运行变得稳定，具体什么情况呢？

该主板上有一块FPGA和一块DSP，FPGA驱动的DDR3没有问题，但是DSP驱动的DDR不稳定，我们仔细进行了查板工作，该主板上DSP与FPGA都是采用Fly-by拓扑结构，DDR颗粒也都支持读写平衡，如下图1所示，从布线上来看，设计并无不妥。

 

图1  Fly-by 拓扑走线

FPGA和DSP作为驱动时，仿真发现，两者的波形还是存在较大差异的，如下图所示：

 

图2  DSP与FPGA波形对比

由图2可知，该主板上FPGA的驱动能力明显好于DSP，DSP不仅驱动能力比较弱而且信号的过冲还很严重，信号的裕量非常的小。

怎样去改善信号质量呢？芯片的驱动能力是有限的，没有太大调整空间，但既然选择了这款芯片，也不能轻易的改变，只能从布线上作调整，希望可以提高信号裕量，于是，作者想到了使用T拓扑结构，修改后的拓扑结构如下图3所示:

 

图3  T拓扑走线

经过仿真分析，将Fly-by拓扑变成T拓扑之后，信号质量明显好了很多，如下图所示，红色波形代表的是采用Fly-by拓扑时信号的波形，绿色波形代表的是采用T拓扑时，仿真得到的波形。相比于采用Fly-by拓扑，T拓扑得到的波形过冲更小。

 

图4 T拓扑与Fly-by拓扑走线对比

修改拓扑结构，实际打板，再次小批量量产，该主板DSP驱动DDR不稳定的现象没有了。
看来在颗粒数目比较小的情况下，T拓扑还是具有一定的优势的，因为T拓扑是完全对称的，在完全等臂分支的情况下，两个接收端感受到的反射也是一样的，可以相互抵消一部分，从而抑制信号过冲。

总结：

（1） DDR的拓扑结构选择还要考虑芯片的驱动能力，同样的拓扑结构，不同的芯片驱动得到不同的信号质量，所以拓扑结构的设计也不是一劳永逸的，最好做一下仿真验证，评估设计风险。

（2） 颗粒比较少情况（少于4片），建议使用T拓扑；相对于Fly-by，T拓扑会使信号的过冲更小，信号质量更稳定。