片上终结器 (ODT) 校准

摘要

随着数字系统性能需求的不断增加，更加需要能够在更高的信令速率下实现可靠运行的信号完整性。

信号线终结器是信号完整性管理中非常有用的要素。 内存设备的外部或内部都可以使用信号线终结器。在 DRAM 设备内采用的电阻终结器通常是指片上终结器 (ODT)，可通过减少片外终结器引起的电气不连续性，从而改善信令环境。

制造过程中的差异及电压和温度的波动都会导致 ODT 元件的电阻特性发生变化。因此，有必要对终结器元件进行校准，一般在芯片上进行此类校准。

背景

传统 DRAM 内存模块架构通常包括主板上的线终结电阻器，如下图所示。虽然主板上的终结电阻器能减少信号线上的一些反射，但是它们无法防止连接到模块上的 DRAM 的桩线所引起的反射。正如下图所示，从内存控制器传播到 DRAM 的信号在连接到模块上的 DRAM 的桩线处遇到了阻抗不连续性。沿着桩线传播到 DRAM 的信号将被反射回信号线，从而引起不必要的信号噪声。随着数据率的提高和桩线长度的加大，此类片外终结器所无法解决的噪音及随之而来的信号降级变得更加明显。包含多个 DRAM 模块的更大的多接点系统会引起更多反射，并随之增加更多反射噪声，从而造成信号进一步降低。

通过将终结器电阻放置在芯片本身上（而非主板上），线路不连续性造成的反射会大幅减少，从而产生更干净的信号和更快的数据率。下图展示了片上终结器的实施。

Rambus 解决方案

ODT 校准是一项涉及校准终结器阻抗从而减少并优化信号反射的技术。通过 ODT 校准能够建立最佳终结器值，以补偿处理和运行条件中的差异。

经校准的 ODT 值能可大幅减少不必要的信号反射，同时最大程度上衰减因增加电阻负载而引起的信号摆幅。所产生更加干净的数据信号能够实现更高的数据率。

以下图式展示了如何实现 ODT 校准的示例。显示的电路可以建立与外部精密电阻器成比例的 ODT 阻抗。相同的外部电阻器也可用于输出驱动器校准。

ODT 校准控制器（在下图中显示为 ODT 控制 (0:8)）将 ODT 电阻器网络的电压降与外部电阻器的电压降（在图中以 Vext 表示）进行比较。控制器通过粗调和细调修改电阻器网络，以达到近似外部参考电阻的阻抗值。

何种领域受益？

ODT 校准使以下领域受益：

设备优势

增强的信号性能使数据率更高，从而让设计商能够实现性能卓越的 DRAM 设备和模块。

子系统优势

放置在 DRAM 设备上的终结器组件将这些元件从 PCB 移除。通过减少主板上的组件和信号线数量，主板的成本和复杂度降低，同时提高了可靠性。

系统优势

通过使用经校准的 ODT 改进了信号完整性，从而实现了卓越性能的数据率和模块。仅在必要时才启用电阻器，这样可降低由这些终结器引起的静电量，从而能降低便携式设备的功耗并延长电池寿命。