DDR3, DDR4, DDR5 高效眼圖測試：讀/寫分離與訊號完整性分析
- Sonya Chan
- 10月5日
- 讀畢需時 5 分鐘
相容性測試對於確保動態隨機存取記憶體（DRAM（Dynamic Random Access Memory））的訊號符合 JEDEC 在時序、轉換率與電壓準位等參數上的規格至關重要，而在系統驗證與除錯方面，眼圖量測是高效分析任何數位設計中訊號完整性最重要的工具，DDR 的特殊性質需要一個專用的解決方案，具備強大的讀/寫分離功能，才能在 DDR 資料匯流排上獲得有意義的眼圖。
您的任務
在測試 DDR 介面的訊號品質時，對資料、命令/位址以及控制訊號進行眼圖量測，有助於揭露並排除系統中潛在的訊號完整性問題，因此，眼圖功能深受許多訊號完整性（SI（Signal Integrity））工程師的歡迎， çünkü它能讓他們快速判定 DDR 介面的效能，雖然相容性測試能依據 JEDEC 規格驗證 DDR 訊號群組的訊號特性，但它缺乏能高效分析與除錯訊號完整性問題的靈活性，在這種情況下，眼圖量測便是首選的工具，對於單向的命令/位址與控制訊號群組，並不需要進行讀/寫分離。
然而，由於資料匯流排促進了記憶體控制器與記憶體裝置之間的雙向資料傳輸，要建立資料的眼圖，就需要強大的讀/寫分離功能，以及將資料叢發（Bursts）中連續的位元進行疊加。
Rohde & Schwarz 解決方案
Rohde & Schwarz 的 DDR 訊號完整性與相容性測試軟體系列（如 R&S®RTx-K91、R&S®RTx-K93 等），提供了全面、自動化的 DDR 與 LPDDR 相容性測試，並包含一個額外的功能，可高效地分離讀/寫叢發並量測 DDR 資料的眼圖。
DDR 資料眼圖：分離讀/寫叢發
Rohde & Schwarz 的 DDR 測試軟體選項附帶一個解碼功能，有助於在擷取的波形中區分所有的讀/寫週期。
此解碼功能可識別並分離讀取與寫入的資料叢發，分析所量測資料匯流排上 DQ 與 DQS 訊號的相位對齊與訊號準位，它會將 DQ 資料的眼圖同步至 DQS 頻閃訊號。
DDR3、DDR4 與 DDR5 的讀/寫資料叢發也包含一個前導碼（Preamble），需要從眼圖中排除，相關的軟體選項能在資料叢發前智能地偵測並忽略前導碼，以形成一個適合測試的正確眼圖。
讀/寫叢發的分離與解碼，完全是依據 DQ 與 DQS 的相位關係及閾值磁滯，無需探測額外的控制訊號，使用者可以擷取較長持續時間的 DQ 叢發，以建立一個僅供讀取及/或僅供寫入的眼圖進行測試，一旦眼圖建立完成，便可應用諸如遮罩測試（Mask Test）、直方圖與自動眼圖量測等分析工具。
DDR3、DDR4 與 DDR5 中的眼圖遮罩
儘管並非所有的 DDR 規格都包含眼圖，但在 DDR3、DDR4 與 DDR5 系統設計中，眼圖仍是介面驗證與除錯的首選工具，相較於 DDR4 與 DDR5 皆為 DQ 資料訊號定義了相應的眼圖遮罩參數，DDR3 則未對 DQ 資料的眼圖指定遮罩，然而，DDR3 的眼圖遮罩可以從 JEDEC 規格中推導出來，使用資料建立時間 (tDS) 與保持時間 (tDH) 來定義眼圖的寬度；轉換率與電壓準位 (VIH 與 VIL) 則定義了垂直的眼圖張開程度。
這種建構遮罩的方法可以有效地用於測試資料匯流排上的訊號完整性，即使在 DDR3 系統設計中也同樣適用，請注意，在 DDR3 規格中，訊號的時序與準位要求，取決於實際的訊號轉換率以及所選的參考準位與資料速率，因此，使用者需要根據裝置的特性來配置資料遮罩。
R&S®RTP 與 R&S®RTO 示波器的標準遮罩測試功能，可與 DDR 資料眼圖工具協同工作，使用者可以定義所需的遮罩輪廓並儲存以供後續測試使用，違反遮罩的情況會在波形上標示出來（眼圖條紋功能），並可依據單位間隔（UI）序列製成表格，使用者可以放大檢視個別的遮罩違規，以進一步分析與除錯訊號完整性問題。
DDR 中的其他眼圖
與雙向的資料匯流排相比，命令/位址與控制訊號是單向的，不需要讀/寫分離，這些訊號是與時脈訊號 CK 同步的，眼圖遮罩與遮罩測試可以採用與資料匯流排相同的方式進行配置。
總結
在 DDR3、DDR4 與 DDR5 記憶體介面測試中，相容性測試有助於對照 JEDEC 標準來衡量互通性，而在除錯 SI 問題時，則需要如讀/寫偵測、眼圖與遮罩測試等功能與工具來輔助分析工作，Rohde & Schwarz 的 DDR 測試軟體選項為 DDR3、DDR4 與 DDR5 系統設計的相容性測試、驗證與除錯，提供了一個強大的工具箱。
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DDR3, DDR4, DDR5 示波器軟體
Rohde & Schwarz 的 DDR 測試軟體，為記憶體介面的驗證與除錯提供了一套完整的解決方案，此軟體不僅包含符合 JEDEC 標準的自動化相容性測試，更具備強大的除錯工具，其核心特點在於智能的讀/寫分離演算法，僅需探測 DQ 與 DQS 訊號，即可自動區分讀/寫叢發，並建構出清晰的資料眼圖，使用者可利用內建的遮罩測試功能，快速識別訊號完整性問題，並透過嚮導式的操作介面與詳盡的測試報告，大幅簡化從相容性驗證到問題根源分析的整個流程。
R&S®RTP 高效能示波器是進行 DDR 訊號完整性分析的頂級平台，其具備極低的雜訊底層與硬體加速架構，能以極快的波形更新率，迅速建構出涵蓋數百萬個單位間隔（UI）的眼圖，從而可靠地捕捉到偶發的時序或電壓邊限違規，RTP 獨有的即時去嵌入功能，能夠即時補償探棒與治具所造成的損耗與反射，呈現出在記憶體顆粒接點上最真實的訊號品質，對於追求極致準確度的 DDR4 與 DDR5 高速測試而言，是不可或缺的工具。
R&S®RTO6 示波器以其 10-bit 高解析度與卓越的訊號保真度，為 DDR 相容性測試與除錯提供了絕佳的基礎，其高垂直解析度能精準量測 DDR 訊號的電壓準位、過衝與轉換率等關鍵參數，確保符合 JEDEC 規格，尤其對於電壓擺幅更低的 DDR5 訊號，其優勢更為顯著，搭配 DDR 測試軟體選項，RTO6 不僅能執行自動化相容性測試，其大型觸控螢幕與流暢的操作體驗，更讓眼圖分析與遮罩違規的除錯過程變得更加直觀與高效。
