Yapay zeka (AI), makine öğrenimi (ML) ve veri madenciliğinin çılgınlığında, veri işleme arzumuz benzeri görülmemiş endeks büyümesini göstermektedir.Bu beklentiyle karşı karşıya, bellek bant genişliğinin genişliği dijital çağda önemli bir "arter" haline geldi.Bunlar arasında, çift veri iletim hızları ve daha yüksek bant genişliği ile dinamik rastgele erişim belleği (DRAM) olarak bilinen DDR (çift veri hızı) teknolojisi, bilgisayar performansının iyileştirilmesini büyük ölçüde desteklemiştir.2000 yılında birinci nesil DDR teknolojisinin doğumundan, 2020'de DDR5'e kadar, her nesil DDR teknolojisi bant genişliği, performans ve güç tüketimi gibi çeşitli yönlerde önemli gelişmeler sağlamıştır.

Bugün, PC, dizüstü bilgisayar veya yapay zeka olsun, çeşitli endüstriler yeni DDR5 dönemine doğru ilerlemek için hızlanıyor.Bu yıl, nesil AI pazarı patlıyor ve büyük model uygulamalarında kullanılan AI sunucuları DDR5 talebini şiddetle destekledi.Bellek pazarı talebinin geri kazanılmasıyla, bellek yongası tedarikçileri, mevcut DDR4'ün yerini almak için bu yılın dördüncü çeyreğinde DDR5'in üretim kapasitesini göstermiştir.

DDR5'in yeni dönemi geldi, ancak bazı zorluklar da endüstrinin daha da gelişmesini engelledi.

DDR5 ERA: Ultra -Hızlı Performansın Arkasındaki Tasarım Zorlukları

Temmuz 2020'de DDR5 Bellek Teknolojisi Standardı resmi olarak yayınlandı ve hafıza teknolojisinin yeni bir bölüm açtığını işaret etti.DDR5, daha yüksek bant genişliği ve performans ile yaygın bir dikkat çekti.Önceki DDR4 ile karşılaştırıldığında, DDR5'in en büyük avantajı, güç tüketimini önemli ölçüde azaltması ve bant genişliğini iki katına çıkarmasıdır.Özellikle, DDR5'in mevcut sürüm protokolünün en yüksek oranı ulaştı 6.4GbpsSaat frekansı ayrıca 1.6GHz'den 3.2GHz'e yükseldi.

DDR5'in daha fazla detayını keşfettiğimizde, bu yeni teknolojinin bazı ek teknik zorluklar getirdiğini görüyoruz.Örneğin, DDR5'in güç kaynağı voltajı, DDR4'ten 1.1V'a ulaşarak 0.1V % 1.2V azalır. Düşük güç kaynağı voltajı güç tüketimini azaltır ve pil ömrünü uzatsa da, teknik gibi bazı teknik zorluklar da getirir. Teknik zorluklar gibi, bazı teknik zorluklar gibi teknik zorluklar gibi, bazı teknik zorluklar gibi, örneğin bazı teknik zorluklar gibi bazı teknik zorluklar gibi, örneğin bazı teknik zorluklar gibi bazı teknik zorluklar gibi, gibi bazı teknik zorluklar gibi zorluklar Bazı teknik zorluklar gibi teknik zorluklar gibi bazı teknik zorluklar gibi bazı teknik zorluklar. Örneğin, sinyal bütünlüğünü daha zorlaştıran gürültüden rahatsız olma olasılığı daha yüksektir, çünkü voltaj arasındaki gürültü miktarı Sinyal anahtarı sırasındaki voltaj arasında daha azdır ve tasarımı etkileyebilir.

DDR5'in bir başka büyük değişikliği, DDR4'ün güç yönetimi çipinin (PMIC) anakarta entegre olma biçiminden farklıdır. DDR5, güç yönetimi IC'yi (PMIC) anakarttan çift -katlı doğrudan bellek modülüne (DIMM) aktardı.Bu, güç yönetimi, voltaj düzenlemesi ve güç sırasını modül üzerindeki depolama cihazına fiziksel olarak daha yakın hale getirir, bu da güç kaynağı bütünlüğünü (PI) sağlamaya ve PMIC çalışma yönteminin kontrolünü geliştirmeye yardımcı olur.

Buna ek olarak, toplam veri bit sayısı değişmeden kaldığında, 1 kanaldan 2 kanaldan 2 kanaldan DIMM kanallarının sayısı da önemli bir ilerlemedir. Verileri iki dar kanal iletimine aktararak, daha etkili bir şekilde üretilebilir ve daha etkili bir şekilde atanabilir Sinyal bütünlüğünü iyileştirmek için saat sinyalleri.

Açıkçası, DDR5 standardının geliştirilmesi de sinyal bütünlüğü problemini dikkate almıştır ve PMIC'nin modüle aktarılması da karşılık gelen avantajları uygulayacaktır.Bununla birlikte, tasarımcıların hala güç kaynağının sinyal bütünlüğünün genel etkisini dikkate almaları gerekmektedir.Yukarıda belirtildiği gibi, DDR5 6.4Gbps'ye ve 3.2GHz sistem saat frekansına kadar bir veri hızına sahiptir. Güç gürültüsü, bu yüksek hızlı çalışmada sistem performansını ve stabilitesini etkileyecek daha belirgin sorunlara neden olabilir.Güç bütünlüğü ve sinyal bütünlüğü ayrı olarak analiz edilirse, güç kaynağının gürültüsü sorunu kaçırılabilir.

Bu nedenle, DDR5'in performansına tam oyun vermek için, sistemin tüm anahtar noktaları, güç kaynağının etkisinin sinyal bütünlüğü analizi için yonga, ambalaj ve PCB içermelidir.Bununla birlikte, bu seviyenin analizi karmaşık bir görevdir. Temel bilgi işlem platformu için simülasyon analizi için kullanılan donanım ve yazılım araçları için yüksek gereksinimlere sahiptir. Tasarımın zorluğu ve karmaşıklığı.

DDR5, Cadence potansiyelini tamamen serbest bırakın

2005 gibi erken bir tarihte, "güç kaynağının etkisini dikkate alarak" ilk kez çıkış yaptı. Sinyalleri ve güç gürültüsünü aynı anda analiz edebilen gelişmiş bir sinyal bütünlüğü simülasyon yöntemidir (Şekil 1).Güç kaynağının etkisini dikkate alan sinyal bütünlüğü çözümü, yansıma, iplik, sıralı ve diğer etkileri dikkate almalı ve karşılık gelen simülasyon ve kural muayene teknikleriyle donatılmalıdır.Güç kaynağının etkisini dikkate alan sinyal bütünlüğü simülasyonunu etkili bir şekilde uygulamak için, düzenli muayene ve kablolamadan sonra analiz aşamasında gerçekleştirilmesinin gerekli olduğunu, çünkü düzlem ve sinyalin etkileşimi/birleştirilmesi meydana geldiğinden Kablo tamamlandıktan sonra.

Bu nedenle, güç kaynağının etkisini dikkate alan eksiksiz bir çözümün genellikle sağlanması gerekir:

l Sinyallerde sinyal zayıflaması ve güç kaynağı için bir dizi hızlı inceleme çözümü

l büyük devrelerin zaman alanı simülatörünü simüle edebilir (çoklu sinyal ağlarının ve güç ağlarının sonuçları)

L Güç ağı ve sinyal ağı modellemesi

l Yüksek seviyeli giriş/çıkış (G/Ç) arabellek modellemesi

Şekil 1: Her iki güç kaynağının da etkisinin sinyal bütünlüğünün sonucu

Piyasadaki birçok araç, güç kaynağının etkisini dikkate alan temel G/Ç modelleme standartlarını desteklese de, bellek arayüzü teknolojisinin sürekli geliştirilmesi ile pazarın sinyal bütünlüğü araçları için gereksinimleri de artmaktadır. PCB'de kuplaj sinyali, güç kaynağı ve toprak sinyali nadirdir.

Bu bağlamda, EDA simülasyonu alanında önde gelen bir işletme olarak, Cadence tarafından başlatılan Sigrity X teknolojisi, DDR4 ve DDR5 için güç kaynağının etkisinin bir sinyal bütünlüğü analizini sunmaktadır.

Sigrity X Technology, sadece birleştirilmiş sinyallerin, güç kaynağının ve yongaların, ambalajlarda ve PCB'de yer sinyallerinin kesin çıkarımını gerçekleştirmekle kalmaz, aynı zamanda aynı zamanda yansıma, kayıp, bandiod ve senkron anahtar çıkışı (SSO) efektleri hakkında da etkili simülasyon yapabilir. zaman.Sigrity teknolojisini kullanan tasarımcılar, transistör seviyesi modelini, gücün etkisini göz önünde bulunduran davranışsal düzey bir IBIS modeline hızlı bir şekilde dönüştürebilir, böylece birkaç saat içinde, büyük ölçüde güç kaynağı etkilerinin simülasyonu göz önüne alındığında, kesin, verimli ve kapsamlı bir Orijinal olarak orijinal sayısının numaralandırılması gerekir. Gökyüzü tasarım döngüsü.(şekil 2)

Şekil 2: PCB ve IC ambalajı için kadans sinyal bütünlüğü ve güç bütünlüğü aracı

Sigrity X Technology iş akışını basitleştirir, tasarım eşzamanlı simülasyon ve son doğrulama için imza seviyesinin doğruluğu sağlar.Her tasarım aşamasında sinyaller, güç ve ısı problemleri çözülebilir, böylece tasarım ve analiz ekipleri arasındaki yineleme sayısını azaltabilir.Tasarımcılar, nükleer düzeyli motoru yüksek hassasiyetli simülasyon için çizim bezinin tasarımında çalıştırabilir, böylece analiz ekiplerinin doğrulaması için yüksek kaliteli tasarım sağlayabilir.Daha sonra, analiz ekibi, tüm "çip paketleme-PCB-kabuğunun" tasarım özelliklerini karşılamasını ve imzaya hazırlanmasını sağlamak için tam sistem simülasyonu yapmak için Sigrity'nin büyük ölçekli paralel simülasyon motorunu kullandı.

Bu avantajlar Sigrity X'i DDR5 bellek ve 112G arayüzü için en iyi çözüm haline getirir.Altın standart ara bağlantı modellemesi, Seri/Çözüm (Sırdlar) analizinin zaman alanı simülasyonunu (devre ve kanal simülasyonu) birleştirir ve IBIS algoritması modelleme arayüzünü (AMI) destekler, bu nedenle kadansa benzersiz avantajlar sağlayabilir ve arayüz oluşturabilir ve arayüz oluşturabilir. Tam çözümler.

Ayrıca, mühendislerin, ambalaj tasarımı ve paket özelliklerini etkili bir şekilde telafi eden çeşitli ambalaj türleri için birleştirme sinyalleri, güç kaynağı ve topraklama ara bağlantı modelleri içeren eksiksiz ambalaj modelleri oluşturmasına olanak tanıyan Sigrity Xtractim ve Clarity 3D çözücü teknolojisi kullanılabilir. Aralarındaki boşluk.

Buna ek olarak, Sigrity Systemsi teknolojisi, güç kaynağının etkisini ve güç kaynağının etkisini dikkate alan ara bağlantı modelinin etkisine hızlı bir şekilde bağlanabilen IBIS modelini destekler. Tasarımcı, bu teknoloji aracılığıyla en kötü durumu hızlı bir şekilde belirleyebilir ve bunu DDR4/DDR5'in arayüzün (bitsiz kod hızı gereksinimleri dahil) ilgili tüm özellikleri karşıladığından emin olmak için JEDEC Standardı.

Şekil 3, geleneksel kısıtlamalı tasarım sürecine keskin bir tezat oluşturan güç kaynağının etkisini dikkate alan inceleme ve simülasyon işlemidir (Şekil 4).Geleneksel kısıtlama sürücülerinin tasarım süreci esas olarak dört parça içerir: önceden ayar öncesi kablolama, kısıtlama oluşumu, kural muayenesi ve direksiyon sonrası doğrulama.

Şekil 3: Kadans

VS

Şekil 4: Geleneksel kısıtlama sürücü tasarım süreci örneği

Mevcut birçok simülasyon teknolojisi arasında, sinyal analizi ve güç dağıtım ağı (PDN) arasında genellikle bağlantılar vardır ve başka eksiklikler vardır.Normal koşullar altında, baharat modelinin karmaşıklığına göre, bazen doğru direnç/endüktans/kapasitör (RLC) modelleri üretmek için zaman alanı simülasyonu kullanır ve bazen ideal bir zemin düzlemi varsayar.Bundan elde edilen zaman alanı modeli, simülasyon ekstraksiyonunun basit frekans tepkisine dayanmaktadır. Daha uygun olmasına rağmen, doğruluk açısından biraz yetersizdir. Daha yüksek frekanslar için mühendisler, karışık bir çözme cihazı tarafından oluşturulan S parametrelerini kullanacaktır.

Aslında, sınırlı fark zaman alanı (FDTD) yöntemini, kapsamı sinyal, güç kaynağı ve topraklama hattına genişletmek için karışık çözme cihazı ile birleştirmek için etkili bir yöntem de vardır.

Bu yöntemin başarılı uygulama durumu Cadence'ın Sigrity Speed2000 motor aracıdır. Devre kablolarını, şanzıman hatlarını ve elektromanyetik alan problemlerini çözmek için çeşitli çözümlerin çıkışını entegre eder ve entegre eder ve farklı olarak verileri ve güç/yer düzlemi etkileşimini daha iyi görüntüleyebilir zamanlar.Ve IC paketleme ve PCB düzenini analiz etmek için FDTD yöntemini kullanın.Devre tasarımının daha fazla optimizasyonu için önemli bir referans temeli sağlar.

Son imzalama aşamasına girerken, mühendisler genellikle daha yüksek doğruluk elde etmek için 3D tam dalga modelleme yöntemleri kullanma eğilimindedir.Ancak bu, daha fazla bilgi işlem kaynağı tüketecek ve simülasyon süresini artıracaktır.Bu sorunu hafifletmek için bölünme ve paralelleştirme teknolojisi benimsenebilir.Bu bağlamda, sonlu bir eleman analizi (FEM) analizi için Clarity 3D çözücü kullanarak ve daha sonra Sigrity XtractIM teknolojisini birleştirerek, her analizin sonuçları, frekans tepkisine dayalı bir S parametre modeli oluşturmak üzere yeniden oluşturulur ve böylece Tüm sistemin tamamı veya tasarımın derinliği ve hassas analizi.

Özetlemek

Teknolojik sıçrama ile aynı zamanda, teknoloji geliştirildi ve tasarımcılar için yeni zorluklar atmak kaçınılmaz.Cadence Sigrity X'in keskin "keskin bıçağı" ile DDR5 belleğine ve yeni zorluklara doğru yolda, mühendisler sinyal bütünlüğünün karmaşık sorunlarıyla sakin bir şekilde başa çıkabilir ve ürünün sadece spesifikasyonlarla tutarlı olmasını sağlamak. Ayrıca parlar. Performans, gelecekteki inovasyon yoluna başka bir tuğla eklemek.