DDR內(nèi)存電源該如何設(shè)計？

現(xiàn)如今，DDR 電源面臨的一個巨大挑戰(zhàn)是在高瞬態(tài)負載極端情況下如何控制輸出電壓，CMOS 邏輯系統(tǒng)的功耗主要與時鐘頻率、系統(tǒng)內(nèi)各柵極的輸入電容以及電源電壓有關(guān)。器件形體尺寸減小后，電源電壓也隨之降低，從而在柵極層大大降低功耗。這種低電壓器件擁有更低的功耗和更高的運行速度，允許系統(tǒng)時鐘頻率升高至千兆赫茲級別。在這些高時鐘頻率下，阻抗控制、正確的總線終止和最小交叉耦合，帶來高保真度的時鐘信號。傳統(tǒng)上，邏輯系統(tǒng)僅對一個時鐘沿的數(shù)據(jù)計時，而雙倍數(shù)據(jù)速率 (DDR) 內(nèi)存同時對時鐘的前沿和下降沿計時。它使數(shù)據(jù)通過速度翻了一倍，且系統(tǒng)功耗增加極少。

高數(shù)據(jù)速率要求時鐘分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要倍加小心，以此來最小化振鈴和反射效應(yīng)，否則可能會導(dǎo)致對邏輯器件非有意計時。圖 1 顯示了兩種備選總線終止方案。第一種方案(A)中，總線終止電阻器放置于分配網(wǎng)絡(luò)的末端，并連接至接地。如果總線驅(qū)動器處于低態(tài)下，電阻器的功耗便為零。在高態(tài)下時，電阻器功耗等于電源電壓(VDD)平方除以總線電阻(源阻抗加端接電阻)。平均功耗為電源電壓平方除以兩倍總線電阻。

圖 1 VTT 端接電壓降低一半端接功耗

第二種方案(B)中，端接電阻器連接至電源電壓 (VTT)，電源電壓為 VDD 電壓的一半。電阻器功耗恒定，且與電源電壓無關(guān)，其等于 VTT(或(Vdd/2))平方除以端接電阻。相比第一種方法，這種方法產(chǎn)生的功耗僅為其 1/2，但需要增加一個電源。同時，它對電源的要求有些特別。首先，其輸出需要為驅(qū)動器電壓 (VDD)的一半;其次，它需要同時輸出電流和汲取電流。當驅(qū)動器輸出電壓為低時，電流來自 VTT 電源。然而，當驅(qū)動器為高電平時，電流流入電源。最后，電源還需要在系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化時在各模式之間轉(zhuǎn)換，且必須提供低源阻抗，直到接近系統(tǒng)的時鐘速率。

根據(jù)端接電阻、時鐘頻率和系統(tǒng)電容，確定峰值功耗相對容易。估算平均功耗要更困難一點，它可以比 1/10 峰值功耗低好幾倍。由于系統(tǒng)為動態(tài)且沒有真正固定不變的時鐘率，并非每個周期都對數(shù)據(jù)計時，而且會有一些三態(tài)的器件，因此您需要考慮所有這些因素。

平均電流是驗證系統(tǒng)測量的一個重要數(shù)值，因為它對確定正確的電源拓撲很重要。例如，您可能會在開關(guān)式電源低功耗和線性穩(wěn)壓器的低成本和小體積之間進行權(quán)衡。