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:它摒棄了上幾代內存產品的SSTL電平接口,引用了新的I/O架構POD(Pseudo Open Drain)。這個新的特點,在實際PCB系統的設計中,引入了一些新的設計需求,在后面的一些章節中我們會詳細的介紹相關內容。先來看POD輸出和上一代DDR3電平接口標準的差異。
在STLL里接收端將信號端接到軌電壓的一半(VDD/2),而POD是VDD,如下圖
下圖為在輸出高和低的情況下,DDR4/DDR3的電流流向。當輸出為低時,SSTL/POD的都會有電流流過。因為POD是端接到軌電壓,而SSTL的端接到軌電壓的一半。所以,POD的電流會比SSTL稍大,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。
主要的區別在于輸出高電平時。SSTL電平將會繼續有消耗電流,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系統功耗的方法是,盡量加大DDR4輸出高的數量。這個就是為什么DDR4中多了“DBI管腳”。DBI的全稱是Data Bus Inversion數據總線反轉/倒置,它與POD電平密不可分,它們也是DDR4區別于DDR3的主要技術突破。
正是由于POD電平的這一特性,DDR4設計了DBI功能。當一個字節里的“0”比特位多于“1”時,可以使能DBI,將整個字節的“0”和“1”反轉,這樣“1”比“0”多,相比原(反轉前)傳輸信號更省功耗。
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,在每一個數據傳輸的過程中,都是至少有5/9的數據是高電平,可以在一定程度上降低了功耗。
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原文標題:DDR4如何降低系統功耗?POD功不可沒
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