Réglages de synchronisation Enhanced FlexPhase™

Contexte

Les solutions de mémoire avancées, y compris l'architecture mémoire XDR™2 de Rambus, utilisent la technologie Enhanced FlexPhase™ pour atteindre des débits de signalisation par broche supérieurs à 6,4 Gbits/s. La technologie Enhanced FlexPhase anticipe le déphasage entre les signaux de différentes pistes et gère la transmission des bits de données de telle sorte que les données atteignent le dispositif de mémoire avec une relation de synchronisation connue par rapport aux signaux d'adresse et de commande transmis au dispositif de mémoire. La technologie Enhanced FlexPhase peut également être utilisée pour améliorer les architectures DRAM traditionnelles en gérant la variation des délais de propagation des signaux causée par les différences de longueur des pistes.

Solutions Rambus

La technologie Enhanced FlexPhase améliore les débits de données du système en optimisant la synchronisation du signal d'E/S afin d'obtenir de meilleures marges de synchronisation et en éliminant la nécessité de faire concorder la longueur des pistes pour les chemins des signaux C/A et de données. Basée sur les innovations de la technologie FlexPhase, la technologie Enhanced FlexPhase offre les fonctionnalités supplémentaires suivantes :

• Nouveaux circuits innovants qui améliorent la linéarité de la phase et affinent les résolutions de synchronisation par rapport aux techniques FlexPhase précédentes.
• Nouveaux algorithmes d'étalonnage de la synchronisation pour optimiser les réglages des phases des signaux C/A lors de l'initialisation et du fonctionnement en mode actif.
• Méthodes de mesure statistique du taux d'erreur sur les bits (BER) à un niveau suffisamment fin pour tenir compte de toutes les sources d'instabilité déterministe.
• Possibilité de mesurer le BER pendant la caractérisation du système mémoire.

La technologie Enhanced FlexPhase élimine la nécessité de faire correspondre la longueur des pistes sur les circuits imprimés prenant en charge le système mémoire et dans les configurations des dispositifs de mémoire. Une telle simplification du système offre une plus grande souplesse tout en diminuant les coûts des configurations et des cartes. La technologie Enhanced FlexPhase perfectionne également la synchronisation globale du système en éliminant un grand nombre des décalages de synchronisation grâce à la compensation dynamique des variations du processus, du désalignement intégré de l’horloge, des différences transmetteur/récepteur et des effets d’ondes stationnaires de l’horloge. La technologie Enhanced FlexPhase permet de profiter de tous ces avantages système à des débits de signalisation pouvant atteindre 6,4 Gbits/s. La technologie Enhanced FlexPhase rend la conception des systèmes mémoire plus flexible, plus simple et plus économique tout en permettant d'atteindre des débits de signalisation extrêmement élevés.

Les circuits Enhanced FlexPhase peuvent également être utilisés pour affiner le réglage des relations entre les signaux d'horloge, d'adresse, de commande et de données. Dans les architectures DRAM traditionnelles, les circuits Enhanced FlexPhase peuvent être utilisés pour corriger le désalignement des signaux entrants au niveau du contrôleur afin de compenser les incertitudes relatives au temps d'arrivée des signaux. De plus, les circuits Enhanced FlexPhase peuvent être utilisés pour introduire volontairement un décalage de synchronisation, c'est-à-dire pour désaligner par avance les données afin qu'elles arrivent à la DRAM en même temps que le signal C/A ou le signal d'horloge. Ils peuvent être utilisés aussi bien pour les signaux point-à-point de commande que d'adresse. La technologie Enhanced FlexPhase minimise les erreurs de synchronisation systématiques des systèmes mémoire classiques en ajustant les déphasages de l'émission et de la réception à chaque broche ou groupe de broches.

Utilisée conjointement avec FlexLink™ C/A, la technologie Enhanced FlexPhase permet de faire fonctionner les signaux d'adresse et de commande point-à-point à pleine vitesse par rapport au signal de données. La technologie Enhanced FlexPhase désaligne par avance les signaux C/A transmis par le contrôleur afin qu'ils arrivent en phase au dispositif DRAM. Il n'est plus nécessaire que les pistes des signaux C/A soient de la même longueur et les erreurs de synchronisation systématiques sont éliminées. L'optimisation des réglages de phase sur les signaux C/A est une opération difficile, en particulier lors du démarrage du système, lorsque l'initialisation des états de fonctionnement du contrôleur et de la DRAM n'est pas terminée. La technologie Enhanced FlexPhase intègre des algorithmes d'étalonnage qui établissent la communication du signal C/A et accélèrent la recherche de la phase optimale. En mode actif, la technologie Enhanced FlexPhase peut également ajuster régulièrement la synchronisation des signaux C/A sans perturber le fonctionnement des DRAM.

Tout comme la technologie FlexPhase, la technologie Enhanced FlexPhase s'éloigne des technologies de liaison série traditionnelles dans lesquelles la correction du désalignement de la synchronisation est effectuée à l'aide d'une horloge intégrée. Ces techniques de correction du désalignement, qui reposent sur un encodage du type 8b/10b pour assurer une densité de transition adéquate pour la récupération d'horloge, nécessitent une surface de puce plus grande, consomment davantage d'énergie, augmentent la latence et subissent une diminution de la bande passante de 20 % en raison de la nature même de l'encodage 8b/10b.

La technologie Enhanced FlexPhase intègre une fonctionnalité d'auto-test et de caractérisation de la synchronisation qui permet d'atteindre de hauts niveaux de résolution de synchronisation dans les systèmes mémoire hautes performances. Elle est incluse dans le système mémoire XDR 2 phare de Rambus et offre des résolutions de synchronisation de l'ordre de 1,25 ps pour un débit de données de 6,4 Gbits/s. Atteindre ce niveau de résolution de synchronisation nécessite un circuit de positionnement du front innovant avec une plage linéaire de réglages programmables. La technologie Enahnced FlexPhase fournit une plage continue de réglages de synchronisation. Le circuit de précision ajuste la valeur de synchronisation FlexPhase sur un seul cycle d'horloge tandis que la logique de nivellement requiert plusieurs cycles d'horloge pour effectuer les réglages.

Fonctionnement de la technologie Enhanced FlexPhase™

Lors des opérations d'accès en LECTURE dans un système XDR 2, un contrôleur mémoire doté de la technologie Enhanced FlexPhase détermine et stocke la valeur du déphasage « en émission » entre les signaux de commande transmis et les données reçues de chaque dispositif de mémoire. Le déphasage correspondant à chaque dispositif de mémoire est ensuite utilisé pour corriger le désalignement des signaux de données qui arrivent au contrôleur mémoire à des instants différents, permettant ainsi une reconstitution correcte des données auxquelles chaque dispositif de mémoire a accédé.

Lors des opérations d'accès en ÉCRITURE, un processus similaire à lieu : le déphasage « en transmission » est déterminé pour chaque dispositif de mémoire et stocké dans le contrôleur mémoire. Ces déphasages sont ensuite utilisés pour modifier (désaligner par avance) le retard de synchronisation entre les signaux C/A transmis et les données envoyées à chaque dispositif de mémoire.

Lors des opérations d'ÉCRITURE et de LECTURE, la technologie Enhanced FlexPhase, lorsqu'elle est utilisée conjointement avec la technologie FlexLink C/A, désaligne par avance les signaux de commande et d'adresse transmis par le contrôleur afin qu'ils arrivent en phase au système mémoire correspondant. De même que pour les circuits de données, les circuits Enhanced FlexPhase C/A sont intégrés côté contrôleur du chemin de signal afin de minimiser la complexité et les coûts du système mémoire.

Le circuit Enhanced FlexPhase peut être couplé au logiciel d'analyse des données pour mesurer le taux d'erreur sur les bits (BER). Combiné à une algorithme d'étalonnage innovant, le circuit de haute précision est capable de mesurer la réussite de la transmission des données pour différents déphasages. En effectuant des mesures à intervalles réguliers, le circuit Enhanced FlexPhase permet au contrôleur de collecter les données nécessaires pour déterminer de manière statistique le BER à des résolutions qui capturent les sources d'instabilité déterministe telles que le brouillage intersymbole qui dépend du modèle, la distorsion du rapport cyclique, l'instabilité périodique et l'instabilité aléatoire.

Avantages

Avantages pour le système :

À des vitesses supérieures à 6,4 Gbits/s, la technologie Enhanced FlexPhase aide à compenser les variations de fabrication qui dégradent les fenêtres de synchronisation et les performances opérationnelles de la mémoire. La technologie Enhanced FlexPhase permet aux interfaces mémoire de fonctionner à de tels débits de données sans subir les désagréments en termes de consommation d'énergie, d'encombrement et de latence caractéristiques des systèmes utilisant les techniques de récupération des données et de l'horloge (CDR). La technologie Enhanced FlexPhase renforce aussi la testabilité en utilisant les déphasages numériques pour le test de marge des interfaces de puce haut débit.

Avantages pour le système :

La technologie Enhanced FlexPhase assouplit les règles de concordance de la longueur des pistes en anticipant et étalonnant les déphasages de signalisation provoqués par les variations de la longueur des pistes et des impédances. Les réglages de synchronisation Enhanced FlexPhase permettent une disposition plus simple, plus compacte et plus économique de la mémoire. Ils intègrent un test et une caractérisation des signaux de données et C/A clés permettant de tester les performances des liaisons haut débit. La technologie Enhanced FlexPhase permet aux concepteurs de caractériser de manière statistique le BER de l'emplacement mémoire.