在PCB設(shè)計中使用SDRAM與DDR RAM

嵌入式計算機、視覺設(shè)備、數(shù)據(jù)采集模塊等都需要一些內(nèi)存，無論是閃存芯片還是RAM模塊。通常情況下，閃存芯片或小型eMMC模塊不會用于臨時存儲，因為設(shè)備需要不斷重寫。相反，如果您碰巧需要一個易失性（即臨時的）內(nèi)存解決方案，您可以選擇靜態(tài)或動態(tài)RAM（SRAM或DRAM）。在這兩種類型的ram中，有異步和同步兩種類型，其中同步型通常用于現(xiàn)代高速電子設(shè)備中。

SDRAM是這些標準的、低速/低容量選項之一，可用于無外部板的板載存儲器。沒有使用過RAM模塊的設(shè)計師們可能會想到大型DDR RAM棒，就像你在臺式機或筆記本電腦上安裝的那樣。取而代之的是，單個RAM芯片可以安裝在一塊板上，而且它們不需要是典型的SODIMM棒上的那種高速、大容量RAM IC。如果您需要決定在您的電路板中使用哪種類型的內(nèi)存，請繼續(xù)閱讀SDRAM與DDR內(nèi)存模塊的一些基本設(shè)計指南。

SDRAM（synchronous dynamic RAM，同步動態(tài)RAM）模塊是現(xiàn)代電子技術(shù)中使用的標準RAM模塊。在比較SDRAM和DDR時，需要注意的是DDR是SDRAM的一種，最早的ddrsdram芯片是1997年由三星發(fā)布的。從那時起，新一代的解甲歸田產(chǎn)生了，內(nèi)存容量也提高了。不過，以單數(shù)據(jù)速率運行的SDRAM模塊并沒有消失。從這里開始，每當我提到“SDRAM”，只要知道我指的是單數(shù)據(jù)速率版本，而不是DDR。

下表比較了SDRAM和DDR的一些基本操作參數(shù)。從這個表中我們可以看出，除了時鐘速率和容量外，這兩種類型的存儲器具有相似的功能。

一般來說，DDR中較高的時鐘速率，以及DDR每個時鐘周期傳輸2倍數(shù)據(jù)的事實，意味著DDR模塊比單數(shù)據(jù)速率SDRAM快得多。這兩種類型的RAM都有同步接口，這意味著它們使用源同步時鐘來觸發(fā)來自內(nèi)存模塊的數(shù)據(jù)傳輸。這需要在總線上強制執(zhí)行長度調(diào)整，以便

上面列出的DDR編號是用于DDR4模塊的；DDR3和更早的版本將有更低的規(guī)格，以及更低的成本。DDR5正在將上表中的限制提高到更高的時鐘頻率（3200 MHz）和數(shù)據(jù)速率（每個模塊高達6400 MT/s），最新的消費和服務(wù)器產(chǎn)品將于2021年晚些時候推出。所有這些都引出了一個問題：如果DDR具有更高的容量和數(shù)據(jù)傳輸速率，為什么不在每個需要易失性內(nèi)存的系統(tǒng)中使用DDR？

對于某些系統(tǒng)，使用板載DDR模塊或通過邊緣連接器訪問DDR棒都是過火了。除非在嵌入式設(shè)備上運行完整的操作系統(tǒng)或多個應(yīng)用程序，否則不需要那么多的RAM。這并不意味著小型嵌入式系統(tǒng)不需要大量內(nèi)存。通常，所需的內(nèi)存是非易失性的，可以通過閃存芯片、SD卡或eMMC模塊提供。

以下是您可能希望在嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)中使用SDRAM模塊而不是完整DDR模塊的一些主要原因：

• 與MCU的接口：我還沒聽說過一個可以連接到DDR模塊的MCU；你至少需要一個微處理器或一個FPGA。然而，一些更強大的mcu可以通過內(nèi)部控制器訪問大量的易失性內(nèi)存。這個STM32F7系列MCU是一個非常流行的例子；它的內(nèi)部靈活內(nèi)存控制器（FMC）可以用來訪問大約100兆赫的SDRAM。

• 低成本：在需要大量內(nèi)存的嵌入式系統(tǒng)中，例如執(zhí)行嵌入式推理任務(wù)的具有ML能力的小型系統(tǒng)，系統(tǒng)可能需要大量內(nèi)存，這些內(nèi)存可以由RAM模塊提供。由于這類系統(tǒng)的部署預(yù)計只會增加，所以當SDRAM芯片可以完成這項工作時，使用昂貴的DDR模塊是沒有意義的。

• 更容易布線：由于SDRAM芯片運行速度稍慢，信號上升時間較慢，所以長度匹配要求就容易得多。一定要對這些限制進行編碼在你的設(shè)計規(guī)則里

• 減少串擾：任何高速數(shù)字協(xié)議，包括DDR4與其他總線內(nèi)部的一些總線接口會有串擾。低速運行的好處在于總線中信號之間的串擾不那么強烈。

• 相同的總線拓撲：SDRAM和DDR使用相同類型的總線，這意味著它們具有相同的信號集，并且信號具有相同的含義。如果你知道如何路由一個單數(shù)據(jù)速率SDRAM接口，那么你就知道了如何更快地使用DDR接口。

這些蛇形部分用于SDRAM和更快的DDR接口中的并行總線的長度匹配。

不是每一個系統(tǒng)都需要一個單獨的數(shù)據(jù)速率SDRAM模塊，但它們肯定更容易與基于微控制器構(gòu)建的流行嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)一起使用。如果您正在設(shè)計一個定制的單板計算機或主板，并且您的系統(tǒng)需要高內(nèi)存，那么就咬緊牙關(guān)，使用一個或多個DDR模塊。如果你從來沒有使用過現(xiàn)代的DDR模塊，你仍然可以低到DDR2，而且與典型的SDRAM模塊相比，你的系統(tǒng)將有足夠的內(nèi)存。

在比較SDRAM和DDR時，一旦確定了所需內(nèi)存的類型和數(shù)量，請使用中最好的PCB布局軟件AD創(chuàng)建你的物理布局。當您需要評估PCB布局中的信號完整性和EMI時，AD用戶可以使用EDB Exporter extension將其設(shè)計導(dǎo)入到Ansys field solvers并執(zhí)行一系列強大的信號完整性仿真。當您完成設(shè)計并希望將文件發(fā)布給制造商時 Altium 365型 He平臺使協(xié)作和共享項目變得更加容易。