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[原创]带均衡的data信号！第一手DDR5仿真资料（下） [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2021-08-27

作者：一博科技高速先生自媒体成员黄刚
有均衡的高速串行信号你们见多了，那有均衡的DDR信号你们见过吗？来，高速先生带你去领略下！

首先我们还是回顾下高速串行信号的相关概念。关于高速串行信号为什么需要各种均衡，我们在之前的文章（很多篇文章）都给大家介绍过很多了。其实总结来说就是由于高速信号达到一定的速率后，链路本身的衰减会急剧增大，另外由码型的不同带来的ISI（码间干扰）的影响也变得越来越大，这两方面都严重影响了高速串行信号的性能。

当然说到影响，简单来说就是使得信号的眼图张开度降低甚至达到闭合状态。下图是我们在同一个PCB通道下加入不同速率的信号在接收端的眼图结果，由于链路高频的衰减不断增大，可以看到从1Gbps到25Gbps速率的传输范围内，眼图从张开得很大慢慢到闭合了。

所以对于高速信号来说，各种均衡的配置就显得非常有必要了，我们一般能看到在芯片的收发端配置了几种常见的均衡，例如CTLE，FFE，DFE这些！

关于高速信号的介绍就到这里，高速先生差点忘记本文其实主要想写的是DDR仿真了！

前面文章对DDR5标配的速率也有了简单的介绍，它的起步基本是DDR4的天花板，也就是3200Mbps，然后中值配置是在4800Mbps到6400Mbps之间，根据协议文档说的，最高目前写到了8400Mbps。

在DDR5的均衡中，主要配置了接收端的DFE均衡模块，说到DFE均衡，它无非是在FFE这种线性的均衡基础上加上了一个额外的判决功能。

通过仔细阅读DDR5协议，可以看到，DDR5的data信号标准配置是一个4tap的DFE模块。

好，关于协议和理论都太过枯燥，说点仿真的东西吧。我们直接拿到DDR5的模型，来仿真看看DFE均衡对数据信号的帮助哈。

首先我们提取一根真实链路的data信号，把收发模型搭建好，如下所示：

我们看到DDR5的颗粒模型的确存在了AMI的算法，也就是把DFE的模块配置到接收模型里面去了。我们打开这个AMI模型，的确能看到DFE模块存在4tap的均衡参数可以调节。

好，本文最重点的部分来了！那就是我们通过在这个提取的DDR5数据通道上传输不同的速率，来看看接收端的结果，尤其重点来看看均衡之后的结果。

首先我们给的速率是3200Mbps，一个入门级的DDR5速率。在这个速率下，我们之前做的DDR4模块在没有DFE均衡的时候也是能成功保证的，从这个DDR5在这个速率下的仿真结果表明，DFE均衡在这个速率下帮助不大，或者说在这个速率下其实可以不需要DFE均衡。

那我们再提高速率，来到4800Mbps，看看这个速率下均衡前后的变化。可以看到在这个速率下，接收端的结果已经慢慢开始衰减了，同时也能看到均衡后的效果慢慢的凸显出来了。

那我们再提高速率，把数据信号的速率提高到6400Mbps，在这个速率下就可以清楚的看到均衡前基本上眼图就很小了，但是通过DFE均衡后，眼图明显重新张开，效果非常明显。

那我们最后把速率提高到协议的天花板，也就是8400Mbps这个level，这个速率其实已经超过了很多我们熟知的高速串行信号了，例如USB3.0，PCIE3.0等。我们来看看在这个速率下均衡前后的差异哈。

从仿真结果上看，这就厉害了！DFE均衡居然能把一个基本上闭合的眼图重新打开，完完全全说明了DFE均衡的作用，化腐朽为神奇哈！

通过上述的仿真结果，相信大家也清晰的看到DDR5数据传输率的确有可能传输到一个惊人的水平，各位现在还在做DDR3或者DDR4的朋友们，有没有冲动想把你们的产品升下级到DDR5了呢？

关键词： DDR5 仿真眼图均衡 DFE