Mobile DDR vs. DDR2 Terminierung an TI Omap

[Rasfunk (Gast)]

Hallo,

Ich bastel gerade an einem kleinen Prozessorboard mit einem TI 
OMAP-Prozessor. Die haben inzwischen alle ein mDDR/DDR2 Memory 
Interface. Ich brauche nur 128Mb, d.h. ein einzelner DDR SDRAM IC ist 
mir genug, auch reicht mir eine Speichertaktrate von 133Mhz (PC266).

Am liebsten würde ich jetzt einfach einen mDDR-Baustein nehmen, z.B. 
MT46H64M16LF. Das hätte die Vorteile einer kleineren CAS-Latency (2.0, 
2.5 oder 3.0), gegenüber CAS-Latency von 4.0 + Additional Latency (AL) 
bei DDR2.

Allerdings habe ich Sorgen bezüglich der Terminierung. Theoretisch 
müssen die SSTL-2 (DDR) und SSTL-18 (DDR2) Pins immer auf Vtt gezogen 
werden. Das kostet eine Menge Saft (mehrere mW pro Pin), Platz auf dem 
PCB, und macht das Routing aufwändiger. DDR2 hat nun On-Die-Terminierung 
(ODT) und würde mir die zusätzlichen Widerstände ersparen, ausserdem 
könnte man ODT abschalten, oder zumindest per Software den 
Terminierungswiderstand erhöhen.

Jetzt lese ich in einer Application Note von TI zum DaVinci (der 
vermutlich das exakt gleiche Interface wie der Omap hat), dass parallele 
Terminierung in dieser Applikation (diskrete Chips, keine DIMMs) sogar 
"permitted", also verboten ist. Die Signalqualität wäre auch so gut 
genug:

http://focus.ti.com/lit/an/spraal6a/spraal6a.pdf

In diesem Fall würde ich zu dem günstigeren und weniger komplizierten 
mDDR tendieren.

Gibt es hier im Board vielleicht DDR-SD-RAM- oder 
Terminierungs-Experten, die mir bei der Entscheidung weiterhelfen 
können? Hat vielleicht jemand noch gute Dokumentation? Ich hab weit und 
breit insbesondere zu mDDR SD-RAM keine PCB Design Guides oder Reference 
Designs gefunden.

[Matthias L. (matze88)]

Rasfunk wrote:
> Jetzt lese ich in einer Application Note von TI zum DaVinci (der
> vermutlich das exakt gleiche Interface wie der Omap hat), dass parallele
> Terminierung in dieser Applikation (diskrete Chips, keine DIMMs) sogar
> "permitted", also verboten ist. Die Signalqualität wäre auch so gut
> genug:

Ich habe zwar keine Ahnung zu deiner Frage, aber "permitted" heißt so 
ungefähr das Gegenteil von verboten, nämlich zulässig.

Matthias

[Rasfunk (Gast)]

Argh, kleiner Faux pas. Im Detail steht dort:

"No terminations of any kind are required in order to meet signal 
integrity and overshoot requirements. Serial terminators are permitted, 
if desired, to reduce EMI risk; however, serial terminations are the 
only type permitted."

Insofern bleibt das Grundproblem bestehen.

[Rasfunk (Gast)]

Ich hab inzwischen ein Freescale Ref-Design für den i-MX31 gefunden, für 
das Schematics verfügbar sind, und das diskrete mobile DDR Bausteine 
verwendet (Anmerkung: Beagle etc. verwenden ja alle den Micron 
Package-On-Package Chip mit NAND und DDR-SDRAM).

Erkenntnis: Da werden die DQs mit 10R seriell am DDR-IC terminiert. Die 
clock noch parallel zwischen CK und CK# mit 120R. Sonst nix.

Freue mich trotzdem noch über weitere Erfahrung, Tipps und Hinweise, da 
die ganze Geschichte kniffelig ist und ich nicht allzuviele PCBs in die 
Tonne kloppen will ;-)

[Rasfunk (Gast)]

Falls jemals noch jemand mit ähnlichen Fragen über den Thread stolpern 
sollte; diese Application Note hat mir sehr geholfen:

http://download.micron.com/pdf/technotes/tn4619.pdf

[HildeK (Gast)]

Dieses genannte Papier ist für die LowPower-SDRAMs geschrieben - es gibt 
von Micron auch noch weiter (TN4614, TN4606, TN4611 u.a.). Siehe: 
http://www.micron.com/support/part_info/all_technotes

Zu deinem Terminierungsproblem bei 133 MHz mein Minimalansatz:
- differentielle Clk mit 100 Ohm zwischen CLK und nCLK am RAM. Saubere 
Flanken am Takt sind essentiell.
- Adressen, Control: nichts, bestenfalls Serienwiderstand 33 Ohm an der 
Quelle
- Daten: nichts, bestenfalls Serienwiderstand  33 Ohm in der Mitte
Idealerweise sollten auch die Leiterbahnen z.b. 50 Ohm Impedanz haben - 
die wiederum abhängig ist von der Breite, dem Abstand zur nächsten 
Masselage sowie dem Platinenmaterial. Das ist aber trotzdem nicht 
kritisch, auch wenn die Quellimpedanz (33 Ohm + Innenwiderstand der 
Signalquelle) um 10% oder 20% neben der Leitungsimpedanz liegen, so ist 
das immer noch viel besser als ohne den zusätzlichen Serienwiderstand.

Schlechte Terminierung hat Auswirkungen auf die Flankenform - deshalb 
wichtig beim Takt. Daten und Adressen werden aber in der Mitte 
abgetastet und hatten schon eine gewisse Zeit zur Beruhigung.
Das wird deshalb gehen, weil du nur mit einem Baustein arbeiten willst 
und vermutlich die Leitungslängen entsprechend kurz sein werden.

Die üblichen Terminierungsvorschläge mit einer aktiven Quelle mit Vtt 
(die übrigens Source- und Sinkbetrieb können muss) kommen aus der 
PC-Technik, wo mehrere Module (die jeweils auch mehrere Chips 
beinhalten) in recht großzügiger Entfernung vom Prozessor platziert 
sind. Da ist die aktive Terminierung dann auch nötig und es gibt 
spezielle Spannungsregler für diesen Zweck.

Eigentlich wollte ich nur auf die weiteren, interessanten Micron-Papiere 
verweisen ...

[Stefan W. (wswbln)]

...die ganze Diskussion um die Terminierung hat natürlich nur dann Sinn, 
wenn es sich um Leitungslängen handelt, die über ca. 1/10 der 
Wellenlänge der auftretenden Frequenzen sind (wobei hier nicht die 
Wiederholfrequenz der Signale, sondern die durch die Flankensteilheit in 
der Fourriertransformation sich ergebenden zählen!). Bleibt man unter 
ca. 5cm, so kann man auf die Terminierung auch verzichten, was bei der 
Anzahl von Leitungen zwischen OMAP und mRAM eine Menge Bauteile einspart 
und Übersichtlichkeit bringt.

Man muss die Signale des RAM-Interfaces in 3 Gruppen einteilen und die 
Leitungen innerhalb dieser Gruppen gleich lang halten (siehe Bild): 
Steuersignale incl. Clock, D0-15 und D16-31. Die erste Gruppe muss 
gleichzeitig mit CLK am mRAM ankommen und für die beiden anderen Gruppen 
kann man im OMAP den Abtastpunkt getrennt festlegen.

Mit 100µ Leiterbahnen und Laser-Vias zwischen den jeweiligen Außenlagen 
(1/2 und 5/6) kommt man mit insgesamt 6 Lagen aus und spart gegenüber 8 
oder mehr Lagen noch etwas.

[Ras F. (rasfunk)]

Danke, bin begeistert über die Kommentare und Hinweise!