存儲器接口設(shè)計(jì)-認(rèn)識信號完整性的價(jià)值
關(guān)鍵字: 邏輯分析儀原理,邏輯分析儀用途,簡易邏輯分析儀,邏輯分析儀技術(shù)
存儲器和其它組件之間的問題通常存在于這些器件之間的接口上,，這些系統(tǒng)級的問題有時(shí)候是難以覺察的,。本文詳述了一種能夠很容易地識別和解決這些出現(xiàn)在存儲器接口上問題的測試工具,，從而使你的設(shè)計(jì)更為魯棒,。
過去,，設(shè)計(jì)工程師已在新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用信號完整性(SI)測試并用于穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,。盡管SI在工程階段非常有價(jià)值,，但它并非萬能藥,，隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)不斷深化,，其價(jià)值實(shí)際上會變得越來越小,，并且要用溫度及電壓邊際測試(margin testing)來補(bǔ)充或替代SI測試以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。
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表1： 存儲器設(shè)計(jì),、測試及驗(yàn)證工具,。 |
正確選擇存儲器設(shè)計(jì)、測量和驗(yàn)證的工具將減少工程時(shí)間并增加檢測潛在問題的可能性,。表1是5個(gè)用于存儲器設(shè)計(jì)的重要工具的簡 短描述,，由于本文將重點(diǎn)放在用于確認(rèn)設(shè)計(jì)的功能性及魯棒性的工具上，這一列表并未完全列出所有的存儲器設(shè)計(jì)工具,，表2說明了在什么時(shí)候采用這些工具最為有 效,。
產(chǎn)品開發(fā)的5個(gè)階段
調(diào)試實(shí)驗(yàn)室沒有邏輯分析儀對設(shè)計(jì)和調(diào)試是不可思議的，然而,，鑒于對成本和時(shí)間的考慮,，邏輯分析儀很少成為檢測系統(tǒng)內(nèi)故障或問題的首選工具，它們卻常用來調(diào)試由兼容性或4-角測試(4-corner)所檢測到的問題,。產(chǎn)品開發(fā)包括5個(gè)階段：
階段1-設(shè)計(jì)
要在硬件設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)概念或思想,，由于沒有現(xiàn)成的原型，只可采用仿真工具,，因此,，設(shè)計(jì)工程師只能依靠電及行為仿真工具來進(jìn)行設(shè)計(jì)。
階段2-阿爾法原型
阿爾法原型是最初或較早的原型,，它可能會在生產(chǎn)(BIOS、功能性等)前就經(jīng)過多次改變,。
設(shè)計(jì)工程師必須在阿爾法原型上進(jìn)行足夠的測試以確保下一個(gè)原型,，至少從硬件角度講，將接近生產(chǎn)就緒狀態(tài),。就這一點(diǎn)而言,，可靠的工具將至關(guān)重要。
首先要采用的工具是啟動和軟件檢驗(yàn),，由此可得出有價(jià)值的信息,，這些信息與基本軟件檢驗(yàn)相結(jié)合，從而指出需要加以改變的數(shù)據(jù),，由于基本硬件改變尚有可能,，徹底的軟件檢驗(yàn)或許尚不可行,。
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表2：驗(yàn)證與設(shè)計(jì)階段相對的存儲器功能性的工具。 |
在這個(gè)階段SI測試起著重要作用,，它捕獲線路板上線跡的模擬信號,，這些捕獲可與仿真或器件規(guī)格進(jìn)行比較來確定這一器件是否符合規(guī)格及有充足的時(shí)序裕量，否則,，就必須對器件加以改進(jìn),。
然而，有一種在這個(gè)階段不應(yīng)使用的工具是邊際測試,，該測試只能在硬件完成后采用,。在運(yùn)行相應(yīng)的測試后，設(shè)計(jì)工程師要進(jìn)行一系列設(shè)計(jì)變更,，包括可能要通過電或行為的仿真來確保設(shè)計(jì)達(dá)到所需的效果,。
階段3-貝塔原型
在最后階段(貝塔原型)，硬件接近成品狀態(tài),， 僅有一些很小的問題出現(xiàn),，組合測試可以確保系統(tǒng)處于生產(chǎn)就緒狀態(tài)，軟件或兼容性的測試必須徹底,，這一測試可單獨(dú)執(zhí)行或與邊際測試結(jié)合在一起執(zhí)行,，邊際測試 的涵蓋范圍應(yīng)當(dāng)是廣泛的。不同的溫度與其極限電壓電平對識別這些問題及邊際時(shí)有價(jià)值,，這一組合應(yīng)捕獲可能出現(xiàn)的存儲器故障,。
在這一階段SI測試的作用有限，但它可用于調(diào)試功能性的故障或確認(rèn)在阿爾法原型階段所進(jìn)行的改變,。SI測試不應(yīng)用于驗(yàn)證來自未被改變的阿爾法原型的信號或網(wǎng)絡(luò),。假如在貝塔原型階段有任何補(bǔ)充性的修改，則有必要通過電和/或行為仿真或SI對這些修改進(jìn)行確認(rèn),。
階段4-生產(chǎn)
在生產(chǎn)階段很少對系統(tǒng)進(jìn)行改變,，這一階段的重點(diǎn)在于穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)的生產(chǎn)或許需要幾個(gè)月甚至幾年,，這一生產(chǎn)或許要用到數(shù)百或數(shù)千個(gè)元件,，公司有一套穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的程序顯得尤為重要。
在系統(tǒng)進(jìn)入生產(chǎn)階段后對元件上進(jìn)行一系列的質(zhì)量測試,，可以確保足夠的元件供應(yīng)以使生產(chǎn)不致中斷,。在生產(chǎn)階段，極少對母板的線 跡和布局加以改變,，由于SI測試已用于確認(rèn)那些改變,，在這一階段，SI測試不再必要。此外,，SI測試不能捕獲以往由系統(tǒng)/存儲器相關(guān)的問題所造成的故障,， 首選的工具及穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵是兼容性及邊際測試。
階段5-后期制作
像MP3播放器或DVD錄音機(jī)這樣的系統(tǒng)在生產(chǎn)后段沒有穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的要求,，然而,，其它的系統(tǒng)可能有存儲器升級或支持的要求，這一點(diǎn)在筆記本電腦,、移動PC及其它器件中尤為常見,，而且在生產(chǎn)后段的數(shù)年都很重要，邊際測試及兼容性測試成為穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵,。
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圖1：從示波器所獲得的典型的信號完整性問題,。 |
信號完整性測試
電子設(shè)計(jì)工程師喜歡使用示波器觀察電路設(shè)計(jì)并評估信號。圖1顯示了一個(gè)典型的SI捕獲,，在這一實(shí)例中,，目標(biāo)照片表明信號來自單個(gè)DDR同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SDRAM)組件：地址組1、片選擇信號及不同的系統(tǒng)時(shí)鐘,。
SI測試過程用系統(tǒng)信號的示波器光圖來評估電壓隨時(shí)間的變化,，這些光圖或“捕獲”通過視覺來評價(jià)違規(guī)狀態(tài)，這種方法因?qū)こ虒＜业乃教岢龈叩囊?，因而是一個(gè)耗時(shí)的過程,。
如圖1所示的SI測試圖能夠反映出振鈴、上沖/下沖和時(shí)鐘沖突(斜率,、建立/保持時(shí)間,、總線爭用等)，假如上述狀況中有任何一種出現(xiàn),，通過兼容性及邊際測試都能輕易發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障,，在這些問題被發(fā)現(xiàn)后，其它的工具(邏輯分析儀,、SI測試等)能夠確定故障的原因,。
SI分析的局限性
SI 分析正變得越來越困難并且消耗時(shí)間，在像FBGA封裝這樣的情況下,，幾乎不可能進(jìn)行SI分析,，原因何在？除非探測點(diǎn)被增加到設(shè)計(jì)當(dāng)中,，在FBGA封裝中是不可能探測到信號的。
在多芯片模組(MCM)封裝中,，將各種不同的芯片組合在一個(gè)封裝內(nèi),，這些封裝既可用鑄模化合物也可用密閉的方法加以保護(hù)，并且封裝內(nèi)的信號無法被探測到,。
采用探測器來測量SI會改變正在被測量的信號,，由于增加電容會引入一些問題，或造成SI變化消失,。盡管可采用有源或場效應(yīng)晶體管(FET)探測器,，這種狀況由于頻率升高變得越來越普遍，尤其在具有點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中,。
對于存儲器質(zhì)量或穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量而言,，SI測試有其局限性，Micron公司已在存儲器的多種內(nèi)部質(zhì)量測試時(shí)采用成百上千種SI示波器捕獲分析,，得出如下結(jié)論：
* 在開發(fā)的初期采用SI測試能夠捕獲故障及識別重大錯(cuò)誤,。
* SI測試用于驗(yàn)證板的改變。
* 板設(shè)計(jì)完成后,，SI測試尚有一點(diǎn)價(jià)值,。
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