原创 DDR内存布线经验

目前的嵌入式系统中普通使用DDR内存，有些可以支持DDR2内存，这些系统中PCB LAYOUT成为很关键的环节。LAYOUT不好可能造成系统远行不稳定甚至无法跑起来。以下是本人做硬件设计中的一点经验。欢迎拍砖。
高速PCB信号完整性要考虑的因素有很多，从PCB LAYOUT角度出发主要有PCB层叠结构，阻抗控制，互联拓扑结构，延时匹配（等长），串扰等，这些因素不仅要考虑，而且会相互的影响。我们都知道DDR需要满足严格的时序要求，因此对信号走线的延时是有要求的，做硬件设计的几乎都知道DDR布线要做等长匹配。而另外几个方面就有不少人忽略掉。
信号完整性中最常见的问题就是信号的反射，反射会造成信号过冲和振铃，就会影响到电平的判断，如果过冲和振铃的幅度达到了判断门限，就会出现错误的时序信号。要减小信号的反射就要使驱动端与接收接收端的阻抗匹配。为了达到这个目的通常可以在信号之间串接匹配电阻，并且控制信号走线的阻抗。PCB的层叠结构对阻抗影响很大，因此必需要选择一个好的层叠结构，不能光为了成本减小PCB的层数。除了控制阻抗外，还要考虑信号的回流路径，和阻抗的连续性。一般信号以地（GND）或者电源层作为参考平面。高速信号会优先选择沿着信号走线的垂直方向作为回流路径，所以为了保证尽可能短的回流路径和阻抗的连续性，关键的信号必需有一个完整的参考平面。有些层的信号会以电源层作为参考平面，但电源层通常都被分割成几个区域，信号以电源层为参考平面就会出现跨分割的问题，应该尽量避免这种现像，对于关键的信号不要布在以电源层为参考平面的层，如果不得已，可以采用跨接电容的方式来弥补。
CPU与DDR之间的连线需要综合的考虑上面的几个问题。如阻抗要求，拓扑结构，间距要求（串扰），等长匹配。阻抗可以通过芯片厂家提供的资料来控制，或者通过仿真来确定最佳的阻抗值。根据阻抗要求控制走线的线宽和间距。本人常用的DDR走线策略如下：
1.走线分组
ARM系统中内存一般为32位或者16位，通常使用一片或者两片内存芯片组成。可以将数据线分成一组，两组或者4组。
一组的分法即：DATA0-31,DQS0-3,DQM0-3作为一组;
两组的分法：DATA0-15,DQS0-1,DQM0-1为一组，DATA16-31,DQS2-3,DQM2-3为一组;
四组的分法：DATA0-7,DQS0,DQM0为一组，DATA8-15,DQS1,DQM1为一组，DATA16-23,DQS2,DQM2为一组，DATA23-32,DQS3,DQM3为一组。
具体分几组，可以根据芯片数量和走线密度来确定。布线的时候，同一组的信号线必需要走在同一层。
剩下是时钟信号，地址信号和其它的控制信号，这些信号线为一组。这组信号线尽量在同一层布线。

2.等长匹配
a. DDR的DATA0-31,DQS0-3,DQM0-3全部等长匹配，每一组数据线以对应的DQS为等长目标。不管分为一组还是两组或四组。误差控制在+-25mil。
b. 时钟信号，地址信号和其它的控制信号全部等长匹配，以时钟信号为等长目标，误差控制在+-50mil。另外如果是DDR时钟，要按照差分线要求来走线，两条时钟线的长度要控制在2.5mil的误差内，并且尽量减小非耦合的长度。该组线的长度可比数据线长。走线拓扑可用T型或者星型，不要用菊花型拓扑。
3.间距
间距的控制要考虑阻抗要求和走线的密度。通常采用的间距原则是1W或者3W。如果有足够的空间来走线，可以将数据线按3W的间距来走，可以减小很多串扰。如果实在不行至少要保证1W的间距。除此之外，数据线与其它信号线的间距至少要有3W的间距，如果能更大则更好。时钟与其它的信号线的间距至少也要保持3W，并尽可能的大。绕线的间距也可以采用1W和3W原则，应优先用3W原则。

阻抗板的做法：

1.确定板子的层数和板厚

2.规划好走线层，地层和电源层的层叠结构，明确信号线的参考平面

3.预先拟定阻抗线的线宽，如果是单端线只要确定线宽就行，如果是差分线则先定线宽，间距后面才算

4.预定铜厚，也可由PCB厂来定

5.确定阻抗线要控制的阻抗值，包括单端和差分

6.将上面的要求发给PCB厂，之后PCB厂会计算一个详细的阻抗控制文件，如果上述要求不能满足可以沟通调整一些参数，最终达既达到阻抗要求也符合可制造性并且成本最