如何降低DDR4系統(tǒng)功耗？PSOD輸出藏貓膩

DDR4是JEDEC組織關(guān)于DRAM器件的下一代標(biāo)準(zhǔn)。DDR4主要是針對(duì)需要高帶寬低功耗的場(chǎng)合。這些需求導(dǎo)致了DDR4芯片引入了一些新的特點(diǎn)，這些新的特點(diǎn)，導(dǎo)致在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，引入一些新的設(shè)計(jì)需求。

DDR4的I/O架構(gòu)稱為PSOD（Pseudo Open Drain），這個(gè)新的設(shè)計(jì)，將會(huì)帶來(lái)接收端功耗的變化，以及Vref電平的差異。接下來(lái)的將會(huì)討論P(yáng)SOD輸出和上一代DDR3標(biāo)準(zhǔn)的差異。

POD vs STLL

驅(qū)動(dòng)DRAM工業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要市場(chǎng)需求是對(duì)內(nèi)存器件的低功耗要求。介于這個(gè)原因，DDR4引入了一個(gè)新的IO驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，成為PSOD（Pseudo Open Drain）。在PSOD里，接收端將信號(hào)端接到軌電壓（VDD），而不是軌電壓的一半（VDD/2）。

為了直觀的看出端接方式的差異對(duì)總的功耗的影響，下面分別比較了在輸出高和低得情況下，DDR4/DDR3的電流流向。

當(dāng)輸出為低時(shí)，SSTL/POD的都會(huì)有電流流過(guò)。實(shí)際上，POD的拉電流會(huì)比SSTL稍大，因?yàn)槠涠私拥能夒妷?，而SSTL的端接到軌電壓的一般。這個(gè)也是為什么DDR4的軌電壓選用了一個(gè)稍微低一點(diǎn)的電平。

主要的區(qū)別在于輸出高電平時(shí)。SSTL電平將會(huì)繼續(xù)有消耗電流，并且電流大小和輸出低電平的時(shí)候一致。POD在輸出高電平時(shí)，沒(méi)有工作電流。

所以，一個(gè)降低DDR4系統(tǒng)功耗的方法是，盡量加大DDR4輸出高的數(shù)量。這個(gè)就是為什么DDR4中多了“DBI管腳”。舉個(gè)例子，當(dāng)8bit lane中有至少有5個(gè)DQ都是低時(shí)，所有的Bit將會(huì)被翻轉(zhuǎn)，并且DBI（Data Bus Inversion）置低，用來(lái)指示數(shù)據(jù)線的反轉(zhuǎn)。通過(guò)這個(gè)方法，總共9個(gè)信號(hào)中（8個(gè)DQ和1個(gè)DBI），總有至少5個(gè)是被驅(qū)動(dòng)為高電平。如果原始的數(shù)據(jù)中有4個(gè)或者更多的信號(hào)被驅(qū)動(dòng)為高時(shí)，那么DBI信號(hào)也將會(huì)設(shè)為高，同樣，還是9個(gè)里面至少有5個(gè)為高。這樣的話，在每一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，都是至少有5/9的數(shù)據(jù)是高電平，可以在一定程度上降低了功耗。

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