DDR: double data rate (memoria de doble velocidad de transferencia de datos)

Guía paso a paso: Sondeo avanzado en el diseño de memorias DDR3/DDR4

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Test de memorias DDR

Como ocurre en general con los buses de datos de alta velocidad, los osciloscopios pueden gestionar prácticamente todos los requisitos para verificar propiedades de señales y transferencias de datos de doble velocidad (DDR), tanto en el marco del desarrollo como para los ensayos de conformidad. En las pruebas de integridad de señal de los canales de señal, los analizadores de redes aportan la máxima precisión a nivel de tarjeta impresa.

Nociones básicas sobre DDR

La tecnología DDR SDRAM para almacenar datos y facilitar el intercambio de datos a alta velocidad con un procesador salió a la luz en 1998, y va ya por la quinta generación. DDR es el acrónimo de «double data rate» (doble velocidad de transferencia de datos); esto significa que se ejecutan dos transferencias de bits de datos por cada ciclo de trabajo. La DDR SDRAM es la memoria dominante actualmente en todo tipo de procesadores. Con cada generación de DDR SDRAM han ido aumentando las velocidades de datos y la frecuencia de reloj, mientras que las tensiones de operación y el consumo energético han disminuido. El enorme aumento del rendimiento y la falta de compatibilidad entre las generaciones anteriores se traduce en el uso generalizado de muchas generaciones distintas de DDR: desde la DDR5, que se introdujo en los PC de alta gama en 2021, hasta la DDR2, lanzada en 2003.

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Desafíos en el ámbito de las DDR

Las versiones de DDR no son compatibles. Dependiendo del proyecto concreto, hay que elegir cuál es la mejor versión teniendo en cuenta los requisitos de rendimiento, la complejidad del diseño o los gastos y la disponibilidad de las piezas necesarias, entre otras cosas.
La DDR funciona con transferencia de datos bidireccional y por tanto, para poder comprobar la integridad de la señal, hay que determinar si los datos se están grabando o leyendo de la memoria.
Los presupuestos para instrumentación son muy ajustados, de modo que se trata de elegir los instrumentos que mejor respondan a las necesidades específicas y al presupuesto disponible.
Los ensayos de conformidad de DDR con el respectivo estándar JEDEC son complejos. Si se desea obtener resultados válidos, es importante contar con la seguridad de que las medidas se realizan correctamente.
Los chips de memoria DDR suelen ir integrados en encapsulados BGA. Si no hay acceso a las vías en la parte posterior, es necesario añadir intermediadores entre el chip de memoria y la tarjeta. Para obtener medidas útiles deben tenerse en cuenta las influencias del sistema de medida.

Nuestras soluciones de test para DDR

Los osciloscopios R&S®RTO64 y R&S®RTP ofrecen opciones de aplicación específicas para medidas de interfaces de memoria DDR3, DDR4 y DDR5. Las opciones para DDR de ambos osciloscopios son únicas en el mercado para la decodificación de señales de lectura/escritura de DDR, con funciones de diagrama de ojo y ensayos de conformidad automáticos conforme a las especificaciones oficiales de la JEDEC para estándares de DDR y LPDDR.

La mayoría de los problemas que deben resolver los diseñadores en las memorias DDR se concentran en el diseño de la tarjeta y proceden generalmente de un ancho de banda inadecuado, acoplamiento cruzado de otros bloques funcionales, desadaptaciones de impedancia o jitter. Las dos familias de osciloscopios de R&S incluyen toda una gama de funciones para depurar problemas de integridad de señal, como disparo por zona, análisis de ojo avanzado, descomposición de jitter y ruido, o análisis de integridad del suministro de corriente, entre muchas otras.

El ancho de banda del osciloscopio es el factor más importante para determinar qué generación de DDR se puede probar y con qué velocidad de transferencia de datos. Para test de sistemas, el ancho de banda debería cubrir del tercero hasta el quinto armónico de la frecuencia fundamental de la señal medida.

Para DDR3, DDR3L y LPDDR3 (1,2 V) se requiere la opción K91 en un R&S®RTO64 o R&S®RTP.
Para velocidades de transferencia de datos de DDR3 hasta 1,6 GBps, un R&S®RTO64 con 4 GHz de ancho de banda resulta más que suficiente, para velocidades más altas de hasta 2,133 Gbps en DDR3 es recomendable un ancho de banda del osciloscopio de 6 GHz.
Para DDR4 o LPDDR4 se requiere la opción K93 y un R&S®RTP084 de 8 GHz. Para verificar los tiempos de subida en las señales de control y de datos es más recomendable un R&S®RTP164B.
Para pruebas de DDR5 está disponible la opción RTP-K94, mientras que para LPDDR5 se necesita la opción RTP-K95 y el modelo RTP164B de 16 GHz.

Para simplificar y automatizar los procesos de verificación de la conformidad con cualquiera de estas opciones, el software R&S®ScopeSuite incluye:

el asistente gráfico completo que guía a través de todos los procesos de verificación de la conformidad desde el principio hasta el final
control automatizado de todos los ajustes necesarios del osciloscopio y las secuencias del ensayo de conformidad
informes de prueba configurables para documentar los resultados de las medidas

Rohde & Schwarz también ofrece todos los accesorios necesarios, como sondas de alta velocidad con soluciones flexibles de soldadura y software para la compensación de adaptadores de fijación de otros fabricantes como Nexus Technologies o EyeKnowHow para la depuración, test de integridad de señal, validación y ensayos de conformidad de DDR.

Para test de canal de señal entre módulos DDR y el procesador, los analizadores de redes de Rohde & Schwarz (R&S®ZNA, R&S®ZNB) facilitan medidas de integridad de señal con un rango dinámico y un ancho de banda máximo que superan holgadamente todos los requisitos para DDR. Para las dos familias de analizadores, las opciones K2 y K20 ofrecen análisis en el dominio temporal, con diagramas de ojo y análisis simultáneo del dominio frecuencial.

Ventajas de nuestras soluciones de test de memorias DDR

Soluciones de prueba completas que abarcan desde la depuración del diseño hasta el ensayo de conformidad en el dominio frecuencial y temporal de equipos DDR, intermediadores y conectores, con instrumentos que cumplen todos los requisitos: osciloscopios, analizadores de redes vectoriales, sondas y soluciones de soldadura.
Separación automática de ráfagas de lectura/escritura. Puesto que la DDR utiliza interfaces bidireccionales, las ráfagas de señales de lectura y escritura deben poder distinguirse para poder realizar un análisis. Con las opciones de R&S para DDR, los osciloscopios RTO6/ RTP decodifican automáticamente las ráfagas de lectura/escritura.
Pruebas de integridad de señal intuitivas, tanto rápidas como de larga duración.
El eficaz disparo por zona permite concentrar el análisis en secuencias de datos específicas. Con las herramientas de análisis de ojo de datos se puede examinar cualquier tipo de problemas de integridad de señal y realizar test de máscara abarcando periodos prolongados. El análisis de jitter avanzado permite localizar interferencias en el reloj o verificar el margen.
Puede confiar en que el ensayo de conformidad se realiza correctamente, pues cuenta con instrucciones paso a paso con ilustraciones detalladas que explican desde la conexión del osciloscopio, las sondas, el adaptador de fijación y el dispositivo bajo prueba, hasta el final de la secuencia de prueba, incluida la ejecución de medidas individuales, el cambio de parámetros durante las medidas y el ajuste de límites definidos por el usuario.

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