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DDR 设计基础指南
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目录
第 1 章 前言..................................................................................................................................... 3
第 2 章 内存简介 ................................................................................................................... 3
2.1 基本存储原理 .......................................................................................................... 3
2.2 内存的频率 .............................................................................................................. 4
2.3 内存基本参数 ............................................................................................................ 7
2.3.1 物理 Bank......................................................................................................... 7
2.3.2 逻辑 Bank......................................................................................................... 7
2.3.3 tRCD 解析...................................................................................................... 8
2.3.4 CL 解析 .......................................................................................................... 9
2.3.4 tDQSS 解析 ................................................................................................... 9
2.3.5 tRP(行预充电有效周期) ............................................................................. 10
2.3.6 Burst Length(突发长度) .............................................................................. 10
2.3.7 DQM（数据掩码） .................................................................................... 11
2.3.8 DQS（数据选取脉冲） .............................................................................. 12
2.3.9 Refresh(刷新) .............................................................................................. 13
2.3.10 DDR3 与 DDR2 的区别 ............................................................................. 14
2.3.11 ODT 简介................................................................................................... 16
2.4 内存的工作原理 .................................................................................................... 18
2.4.1 内存工作流程图 ........................................................................................... 18
2.4.2 数据“读”过程 ............................................................................................. 19
2.4.3 数据“写”过程 ............................................................................................... 21
第 3 章 硬件设计要求 ......................................................................................................... 23
3.1 DDR 的电源设计 .................................................................................................... 23
3.1.1 DDR 的核心电源设计（VDD&VDDQ） ........................................................ 23
3.1.2 参考电压（Vref）设计 ................................................................................ 24
3.2 电路设计介绍 .......................................................................................................... 25
3.3 Vtt 简介及设计 ...................................................................................................... 28
3.4 内存的布局 ............................................................................................................ 29
第 4 章 DDR 仿真及测试方法 ............................................................................................. 30
4.1 DDR PCB 设计仿真 ................................................................................................ 30
4.2 DDR 测试参数介绍 ................................................................................................ 31
4.3 简要可靠性测试方法 ............................................................................................ 34
参考文献......................................................................................................................................... 35
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第 1 章 前言
近年来 CPU 的发展速度之快让人目不暇接，新产品的运算能力成倍提升；而内
存在发展的过程中从 DDR 到 DDR2、DDR3 甚至 DDR4，运行速度也在显著提升。此时
对内存的设计也提出了更为苛刻的要求，尤其在工业控制领域和车载应用领域，恶劣
的运行环境以及用户对系统的苛刻要求，就需要更为稳定的硬件系统作为保证。
内存设计，作为硬件系统中核心的部分，越来越受到重视。规范的硬件设计，能
在系统方案设计之初，就能避免很多诸如量产后 EMC、高低温下不稳定，容易死机，
蓝屏等一些列的各种问题。我们在使用内存芯片的时候，遇到的困难比较多，其相对
复杂的时序和较多的专用英文名词经常让人摸不到头脑，因此需要我们对其名词和基
本的时序有很好的理解，这对以后的开发应用有很大的帮助。
内存的规范化设计，需要工程师对内存的工作原理，性能参数，layout 布局以及
可靠性测试方面有比较深入的了解。不足之处，请各位提出宝贵意见，不胜感激！
本文主要从以下几个方面进行了介绍和总结：
1、 内存的简介
2、 硬件设计规范
3、 layout 走线规范以及检查方法
4、 测试要求以及方法
5、 Hyperlynx 仿真
主要目的是让开发人员更好的了解内存的相关知识，规范公司板载内存产品的设
计，提高内存板卡的兼容性，减少错误的发生，降低开发的成本。
第2章 内存简介
2.1 基本存储原理
内存（Memory），有的地方也叫记忆体，全名是动态随机存储（Dynamic Random
Access Memory，DRAM）。基本原理就是利用电容存储电荷的多少来代表 0 和 1，这
就是一个二进制位元（bit），内存的最小单位。
行选与列选信号将使存储电容与外界间的传输电路导通，从而可进行放电（读取）
与充电（写入）。
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图 1 DRAM 的存储单元结构图
DRAM 的结构可谓是简单高效，每一个 bit 只需要一个晶体管加一个电容。但是电
容不可避免的存在漏电现象，如果电荷不足会导致数据出错，因此电容必须被周期性
的刷新（预充电），这也是 DRAM 的一大特点。而且电容的充放电需要一个过程，刷
新频率不可能无限提升（频障），这就导致 DRAM 的频率很容易达到上限，即便有先
进工艺的支持也收效甚微。
2.2 内存的频率
众所周知，内存的发展经历了 SDRAM，DDR SDRAM,DDR2,DDR3,而现在显存的发展
更为迅猛，达到了 DDR4 甚至更高。下面就简单的介绍了内存有关频率的一些内容。
通常大家所说的 DDR-400、DDR2-800、DDR3-1600 等，其实并非是内存的真正频
率，而是业界约定俗成的等效频率，这些 DDR1/2/3 内存相当于老牌 SDR 内存运行在
400MHz、800MHz、1600MHz 时的带宽，因此频率看上去很夸张，其实真正的核心频率
都只有 200MHz 而已。
内存有三种不同的频率指标，它们分别是核心频率、时钟频率和有效数据传输
频率。核心频率即为内存 Cell 阵列(Memory Cell Array，即内部电容)的刷新频率，
它是内存的真实运行频率；时钟频率即 I/O Buffer（输入/输出缓冲）的传输频率；
而有效数据传输频率就是指数据传送的频率（即等效频率）。我们通常比较关注等效
频率，测试的时候关注时钟频率。
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图 2 内存对应频率实例
