內存電路分析-設計框圖和金手指

2021-02-24 超硬工程師

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為了幫助大家把前面分享的內存知識融匯貫通,並能和實際的電路設計結合起來,我們就來針對一份實際的內存條設計電路原理進行詳細的分析和解讀。具體電路圖已經分享給大家,還沒有領取的朋友可在微信號「超硬工程師」界面上點擊屏幕下方的「資料分享」菜單,然後選擇「內存電路」,根據其中的步驟免費申請領取。

 

8GB/64位DDR2內存條

這是一個8GB,64位的DDR2內存條設計。為了便於大家從總體上對這份電路有個提綱挈領的認識,我們首先來看看這份設計文檔的第三頁,也就是其設計框架結構圖。


設計框圖

具體框圖如下圖。從圖中可以看到,這個設計中共用了18顆內存晶片,9顆組成一個rank。前面曾經說過rank的概念,這裡複習一下:一個rank就是一個或多個內存晶片組合在一起以達到內存總線帶寬的需求;一個rank對應一個片選信號。這個設計中每個內存晶片是512MB/8位,要達到64位帶寬,需要64/8=8顆晶片。另外為了保證系統更加穩定,這個內存條設計採用了ECC (error correction code) 也就是數據錯誤檢查和糾正技術 - 64位總線需要8位的錯誤校驗位來進行錯誤檢查和糾正。這也就是說該設計中的每個rank(一個rank是64位)就需要一個8位的內存晶片來存放錯誤校驗數據。這樣加起來,一個rank共有9顆內存晶片。


這個設計有2個rank,分別對應片選信號CS0#和CS1#。每個rank內的9個內存晶片:8個接內存總線的數據線,一個晶片接一個數據組也就是8根線組成的一個數據組,依次為Data[0:7], Data[8:15], …, Data[56:63];第九個晶片接數據校驗位。地址線連接到所有的內存晶片。每個內存晶片是512MB/8位,接數據線的內存晶片共16個,所以該內存條的設計容量是16*512MB = 8GB。

圖中底部是內存條金手指(golden finger)的示意圖,在內存條上,幾乎所有信號都連接金手指接口與內存條上的晶片和其他元器件。下面就來看看金手指接口電路連接。

內存條金手指

設計文檔的第四頁主要是金手指內存接口引腳及信號連接。我們先來看看什麼是金手指。金手指就是內存條底部一排銅箔引腳觸點,表面一般會鍍金處理。當內存條插入到內存插槽中,金手指上的信號觸點於內存插槽內的內存信號引腳接觸連通,從而保證內存總線從主板到內存條的充分連接。所以金手指上的信號與內存插槽上的信號定義是一一對應的。金手指包括正面和背面兩排信號觸點,下圖顯示正面的部分,背面在同樣的位置還有一排信號觸點。


金手指時間長了會由於表面積灰或者氧化而導致其導電性大大受到影響,系統不穩定,容易死機/藍屏;或者乾脆就不能正常開機,上電後無屏顯。這種情況下,往往用工業酒精擦拭金手指表面,上述問題常可以得到解決。

金手指接口電路信號

金手指信號連接如下圖,一張圖是正面,另外一張是背面。其實金手指上的連接的信號都是前面分享中講過的內存總線的數據,地址和控制信號,還有就是電源和地信號。內存條自己本身並沒有電源電路,其上面所有晶片使用的電路和地都由主板通過金手指傳輸到內存條上,因此需要較多的電源和地的引腳。



絕大部分信號前面都做過解析,這裡就不贅述了。有幾點補充一下:

S0/S1就是前面說過的片選信號CS0#/CS1#,這裡起了不同的名字而已

有幾個信號以前沒有講過:SA0/SA1/SA2/SCL/SDA。這幾個信號是連接到SPD的,具體後面在SPD部分會詳細介紹

地信號數量要遠多餘電源信號數量,在每個數據信號引腳旁邊都有地信號引腳。為什麼要做這樣的設計?這裡先把這個問題提出來,今後在相關部分詳細探討。大家也可以花些時間研究一下,培養自己的針對一個專題的學習和探究能力

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