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Design und Test von DDR5-Speicher

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

DDR5 bietet im Vergleich zu DDR4 eine doppelt so hohe Datenrate. Für Entwickler von Hardware wird es damit schwieriger, die Leiterplatten für die DDR5-DRAM-Module zu optimieren.

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Teil der Testumgebung für DDR5-Speicher ist das Oszilloskop aus der UXR-Serie von Keysight.
Teil der Testumgebung für DDR5-Speicher ist das Oszilloskop aus der UXR-Serie von Keysight.
(Bild: Keysight)

DDR5 oder Double Data Rate 5 bietet die doppelte Bandbreite und die doppelte Dichte von DDR4. Gleichzeitig wurde die Effizienz der Kanäle verbessert. Die Datentransferrate soll von 3,2 GBit/s auf 6,4 GBit/s verdoppelt werden, die Kapazität soll auf bis zu 32 GBit ansteigen. Keysight bietet mit dem PathWave ADS Memory Designer eine sogenannte Design- und Test-Workflow-Lösung, mit der sich die Produktentwicklungszeit für DDR5-DRAM-Systeme senken lassen soll.

Der Betrieb mit der doppelten Datenrate im Vergleich zu DDR4 führt dazu, dass während der Entwicklung und somit für Hardware-Entwickler es schwierig wird, die Leiterplatte (PCB) zu optimieren, um die Auswirkungen von Jitter, Reflexionen und Übersprechen zu senken. Mit DFE (Decision Feedback Equalization), einem neuen Zusatz für DDR5-DRAM, lassen sich stark verzerrte Signale wiederherstellen. Das beeinträchtigt die traditionellen Mess- und Simulationsansätze früherer DDR-Generationen.

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Testzeiten bei DDR5 senken

Die von Keysight angebotene Design- und Test-Workflow-Umgebung bietet:

  • Verfahren für den Sendertest messen das Signal-Augendiagramm nach der Entzerrung.
  • Loopback-Empfängertests mit Bitfehlerrate (BER), um die Geräte- und Systemzuverlässigkeit zu testen.
  • Logikanalyse zur Fehlersuche bei komplexen DDR5-Traffic-Transaktionen, um die Quelle der Systeminstabilität zu identifizieren.

Abgerundet wird die Testumgebung für DDR5 durch PathWave ADS Memory Designer für DDR5. Hierbei handelt es sich um eine Simulationsumgebung mit den folgenden Hauptmerkmalen:

  • Leistung vorhersagen, Designs optimieren und virtuelle Sender-Compliance-Tests, bevor der erste Hardware-Prototyp realisiert wird.
  • Weniger Einrichtungszeit der Simulation von Stunden auf Minuten dank neuer Funktionen wie DDR-Komponenten, intelligente Drähte und eine intelligente Speichersonde.
  • Erhöhte Simulationsgenauigkeit für DDR5 dank Darstellung der Empfängerentzerrung mit den Modellen des IBIS-AMI (Algorithmic Modeling Interface), die speziell für die Anforderungen von DDR entwickelt wurden.

Die Testumgebung im Detail

Die Design- und Test-Workflow-Lösung für den DDR5-Test besteht unter anderem aus den Oszilloskop der Infiniium-Serie UXR und der Compliance-Software N6475A für den notwendigen Sendertest. Weiterhin eine Empfängertestlösung für Loopback-Bitfehlerratentests mit M8020A und M80885RCA sowie Tastköpfe und Interposer, Empfänger-Testvorrichtungen sowie Logikanalyse und Stromschinen-Tastköpfe.

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