In de razernij van kunstmatige intelligentie (AI), machine learning (ML) en datamining vertoont onze wens naar gegevensverwerking een ongekende indexgroei.Geconfronteerd met dit vooruitzicht is de breedte van geheugenbandbreedte een belangrijke "slagaders" geworden in het digitale tijdperk.Onder hen heeft DDR -technologie (dubbele gegevenssnelheid), bekend om dubbele gegevensoverdrachtspercentages en hogere bandbreedte als een dynamisch willekeurig toegangsgeheugen (DRAM), de verbetering van de computerprestaties aanzienlijk bevorderd.Van de geboorte van de eerste generatie DDR -technologie in 2000 tot DDR5 in 2020, elke generatie DDR -technologie heeft aanzienlijke verbeteringen bereikt in verschillende aspecten zoals bandbreedte, prestaties en stroomverbruik.

Tegenwoordig, of het nu pc, laptop of kunstmatige intelligentie is, versnellen verschillende industrieën naar het nieuwe tijdperk van DDR5.Dit jaar is de generatie AI -markt booming en AI -servers die in grote modeltoepassingen worden gebruikt, hebben de vraag naar DDR5 krachtig gepromoot.Met het herstel van de vraag naar geheugenmarkt hebben geheugenchipleveranciers de productiecapaciteit van DDR5 in het vierde kwartaal van dit jaar aangetoond om de huidige DDR4 geleidelijk te vervangen.

Het nieuwe tijdperk van DDR5 is aangekomen, maar sommige uitdagingen hebben ook de verdere ontwikkeling van de industrie belemmerd.

DDR5 ERA: ontwerpuitdagingen achter ultra -aspeed prestaties

In juli 2020 werd de DDR5 -norm voor geheugentechnologie officieel vrijgegeven, wat markeerde dat geheugentechnologie een nieuw hoofdstuk opende.DDR5 heeft wijdverbreide aandacht getrokken met hogere bandbreedte en prestaties.In vergelijking met de vorige DDR4 is het grootste voordeel van DDR5 dat het het stroomverbruik aanzienlijk heeft verminderd en de bandbreedte heeft verdubbeld.In het bijzonder is het hoogste percentage van het huidige afgifteprotocol van DDR5 bereikt 6.4GbpsDe klokfrequentie nam ook toe van 1,6 GHz tot 3,2 GHz.

Wanneer we meer details over DDR5 verkennen, zien we ook dat deze nieuwe technologie een aantal extra technische uitdagingen heeft gebracht.De voedingspanning van DDR5 neemt bijvoorbeeld met 0,1 V met 1,2 V van DDR4 af, en bereikt 1,1 V. Hoewel de lagere voedingspanning het stroomverbruik vermindert en de levensduur van de batterij verlengt, brengt het ook enkele technische uitdagingen met zich mee, zoals technisch Uitdagingen, zoals technische uitdagingen, zoals, zoals enkele technische uitdagingen, zoals, zoals, zoals enkele technische uitdagingen, zoals, zoals enkele technische uitdagingen, zoals, zoals enkele technische uitdagingen, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals, zoals Sommige technische uitdagingen, zoals, zoals technische uitdagingen, zoals, zoals enkele technische uitdagingen. Het is bijvoorbeeld waarschijnlijker dat het wordt verstoord door ruis, wat de signaalintegriteit uitdagender maakt, omdat de hoeveelheid ruis tussen de spanning Tussen de spanning tijdens de signaalschakelaar is minder en kan het ontwerp beïnvloeden.

Een andere belangrijke verandering van DDR5 is anders dan de manier waarop de Power Management Chip (PMIC) van DDR4 op het moederbord is geïntegreerd. DDR5 heeft de Power Management IC (PMIC) van het moederbord overgedragen naar de Dual -Column Direct Memory Module (DIMM).Dit maakt de stroombeheer, spanningsregulering en stroom -op -een volgorde van fysiek dichter bij het opslagapparaat op de module mogelijk, wat ook de voeding integriteit (PI) helpt waarborgen en de besturing van de PMIC -bewerkingsmethode verbetert.

Wanneer het totale aantal gegevensbits bovendien ongewijzigd blijft, is het aantal DIMM -kanalen van 1 kanalen tot 2 kanalen ook een belangrijke vooruitgang. Door gegevens naar twee smalle kanaaltransmissie te verzenden, kan het effectiever worden gegenereerd en gegenereerd. kloksignalen om de signaalintegriteit te verbeteren.

Het is duidelijk dat de ontwikkeling van de DDR5 -standaard ook rekening heeft gehouden met het probleem van de signaalintegriteit, en de overdracht van PMIC naar de module zal ook de overeenkomstige voordelen uitoefenen.Ontwerpers moeten echter nog steeds rekening houden met het algehele effect van de signaalintegriteit van de voeding.Zoals hierboven vermeld, heeft DDR5 een gegevenssnelheid van maximaal 6,4 Gbps en de 3,2 GHz -systeemfrequentie. Powerruis kan meer voor de hand liggende problemen veroorzaken bij deze hoog -snelheidsbewerking, die de systeemprestaties en stabiliteit zullen beïnvloeden.Als de krachtintegriteit en signaalintegriteit afzonderlijk worden geanalyseerd, kan het probleem van de ruis van de voeding worden gemist.

Om de prestaties van DDR5 volledig te spelen, moeten alle belangrijke punten van het systeem chips, verpakking en PCB voor signaalintegriteitsanalyse van de invloed van de voeding bevatten.De analyse van dit niveau is echter een complexe taak. Het heeft hoge vereisten voor de hardware- en softwaretools die worden gebruikt voor simulatie -analyse voor het onderliggende computerplatform. De moeilijkheid en complexiteit van het ontwerp.

Geef het potentieel van DDR5, cadans, volledig vrij

Al in 2005 debuteerde het concept van "rekening houdend met de invloed van de stroomvoorziening" voor het eerst. Het is een geavanceerde signaalintegriteitsimulatiemethode die signalen en stroomruis tegelijkertijd kan analyseren (figuur 1).De signaalintegriteitsoplossing die rekening houdt met de invloed van de voeding moet rekening houden met reflectie, tekenreeksen, sequentiële en andere effecten en uitgerust met overeenkomstige simulatie- en regelsinspectietechnieken.Het is vermeldenswaard dat om de signaalintegriteitsimulatie effectief te implementeren die rekening houdt Nadat de bedrading is voltooid.

Daarom moet een volledige oplossing die rekening houdt met de invloed van de stroomvoorziening vaak wordt verstrekt:

l Een reeks snelle inspectieoplossingen voor signaalverzwakking en voeding op signalen

l kan de tijddomeinsimulator van grote circuits simuleren (de resultaten van meerdere signaalnetwerken en stroomnetwerken)

L Power Network en signaalnetwerkmodellering

l Hoge ingang/uitvoer (I/O) buffermodellering

Figuur 1: Het resultaat van de signaalintegriteit van beide invloed van de voeding

Hoewel veel tools op de markt de fundamentele I/O -modelleringsnormen ondersteunen die rekening houden Koppelingssignaal, voeding en grondsignaal op PCB is zeldzaam.

In dit opzicht, als een toonaangevende onderneming op het gebied van EDA -simulatie, biedt de door Cadans gelanceerde Sigity X -technologie een signaalintegriteitsanalyse van de invloed van de stroomvoorziening voor DDR4 en DDR5.

Sigrity X -technologie realiseert niet alleen de precieze extractie van gekoppelde signalen, voeding en grondsignalen op chips, verpakkingen en PCB, maar kan ook een efficiënte simulatie maken bij reflectie, verlies, bandidale en synchrone schakeluitgang (SSO) -effecten op hetzelfde tijd.Ontwerpers die sigrity -technologie gebruiken, kunnen het model op transistor -level snel omzetten in een IBIS -model op gedragsniveau dat de invloed van macht beschouwt, zodat het binnen enkele uren nauwkeurige, efficiënte en uitgebreide overwegende simulatie van stroomtoevoereffecten kan bieden, die sterk zijn Verkort het oorspronkelijke aantal oorspronkelijk moet worden genummerd. Sky Design Cycle.(Figuur 2)

Afbeelding 2: Cadans -signaalintegriteit en stroomintegriteitstool voor PCB- en IC -verpakkingen

Sigity X -technologie vereenvoudigt de workflow, biedt ontwerpsynchrone simulatie en de nauwkeurigheid van het ondertekenniveau voor definitieve verificatie.Signalen, kracht en warmteproblemen kunnen in elke ontwerpfase worden opgelost, waardoor het aantal iteraties tussen de ontwerp- en analyseteams wordt verminderd.Ontwerpers kunnen de nucleaire -level -motor draaien in het ontwerp van het tekendoek voor simulatie met een hoge cijfer, waardoor het ontwerp van een hoog -kwaliteit voor analyseteams wordt geboden om te verifiëren.Later gebruikte het analyseteam de grootschalige parallelle simulatie-engine van sigrity om volledige systeemsimulatie te maken om ervoor te zorgen dat de hele "chip-packing-pcb-shell" voldoet aan de ontwerpspecificaties en bereidt zich voor op de ondertekening.

Deze voordelen maken Sigity X de beste oplossing voor DDR5 -geheugen en 112G -interface.De gouden standaard interconnectmodellering combineert de tijddomeinsimulatie (circuit en kanaalsimulatie) van de analyse van de serie/oplossing (Serdes) analyse en ondersteunen de IBIS -algoritmemodelleringsinterface (AMI), die cadans unieke voordelen geeft, waardoor de compliance -ondertekening wordt geëxtraheerd en interface -ondertekening biedt. Volledige oplossingen.

Verder kunnen Sigity Xtractim en Clarity 3D Solver Technology worden gebruikt in combinatie, waarmee ingenieurs complete verpakkingsmodellen kunnen maken die koppelingssignalen, voeding en aarding -interconnectmodellen bevatten voor verschillende soorten verpakkingen, die effectief het verpakkingsontwerp en pakketkenmerken goedmaken De kloof tussen.

Bovendien ondersteunt Sigrity Systemsi -technologie het IBIS -model dat snel verbinding kan maken met de invloed van de stroomvoorziening en het interconnectiemodel dat rekening houdt Jedec Standard om ervoor te zorgen dat DDR4/DDR5 de interface (inclusief de bitless codevereisten) voldoet aan alle relevante specificaties.

Figuur 3 is het inspectie- en simulatieproces dat rekening houdt met de invloed van de stroomvoorziening, die in schril contrast staat met het traditionele beperkingsgerichte ontwerpproces (figuur 4).Het ontwerpproces van traditionele beperkingsstuurprogramma's omvat voornamelijk vier delen: pre -layout bedrading, beperkingsvorming, regelsinspectie en post -overdreven verificatie.

Figuur 3: Cadans houdt rekening met het proces van beperkingstuurprogramma van de invloed van de stroomvoorziening

Vs

Figuur 4: Voorbeeld van het ontwerpproces van de traditionele beperkingstuurprogramma's

Onder de vele huidige simulatietechnologieën zijn er vaak ontkoppelen tussen signaalanalyse en Power Distribution Network (PDN), en er zijn enkele andere tekortkomingen.Onder normale omstandigheden, volgens de complexiteit van het kruidenmodel, gebruik je soms tijddomeinsimulatie om nauwkeurige weerstand/inductantie/condensatoren (RLC) modellen te genereren, en soms veronderstelt het een ideaal grondvlak.Het tijdsdomeinmodel dat hieruit wordt verkregen, is gebaseerd op de eenvoudige frequentierespons van simulatie -extractie. Hoewel het handiger is, is het enigszins onvoldoende in termen van nauwkeurigheid. Voor hogere frequenties zullen ingenieurs de S -parameters gebruiken die zijn gemaakt door een gemengd oplossingsapparaat.

In feite is er ook een efficiënte methode om de methode voor beperkte verschildomein (FDTD) te combineren met het gemengde oplossingsapparaat om de dekking uit te breiden naar signaal, voeding en aardingslijn.

Het succesvolle praktijkcase van deze methode is de sigrity speed2000 -motortool van Cadans. Het integreert en integreert de uitvoer van verschillende oplossingen om de circuitbedrading, transmissielijnen en elektromagnetische veldproblemen op te lossen, en kan de gegevens en de interactie van het vermogen/grondvlak beter weergeven bij verschillende keer.En gebruik de FDTD -methode om de lay -out van IC -verpakkingen en PCB te analyseren.Het biedt een belangrijke referentiebasis voor de verdere optimalisatie van circuitontwerp.

Bij het invoeren van de uiteindelijke ondertekeningsfase gebruiken ingenieurs meestal de neiging om 3D volledige -golfmodelleringsmethoden te gebruiken om een ​​hogere nauwkeurigheid te verkrijgen.Maar dit zal meer computerbronnen verbruiken en de simulatietijd vergroten.Om dit probleem te verlichten, kunnen divisie- en parallellisatietechnologie worden aangenomen.In dit opzicht, door het gebruik van de Clarity 3D -oplosser voor een eindige -elementanalyse (FEM) -analyse (FEM) en vervolgens sigraity Xtractim -technologie te combineren, worden de resultaten van elke analyse opnieuw ingezameld om een ​​S -parametermodel te vormen op basis van frequentierespons, waardoor de frequentiereactie wordt bereikt, volledig systeem naar het hele systeem of in -diepte en nauwkeurige analyse van het ontwerp.

Samenvatten

Tegelijkertijd met de technologische sprong is de technologie verbeterd en is het onvermijdelijk om nieuwe uitdagingen voor ontwerpers aan te gaan.Op weg naar het DDR5 -geheugen en nieuwe uitdagingen, met het scherpe "scherpe mes van cadans Sigrity X, kunnen ingenieurs rustig omgaan met de complexe kwesties van signaalintegriteit, zodat het product niet alleen consistent is met de specificaties. Het schijnt ook in Prestaties, het toevoegen van nog een steen aan de weg van toekomstige innovatie.