Étalonnage ODT (On Die Termination)

Résumé

À mesure que les exigences de performance des systèmes numériques continuent de croître, l'exigence d'un fonctionnement stable aux débits de données les plus élevés grâce à une excellente intégrité des signaux s'accroît.

Les terminaisons des liaisons des signaux sont des éléments utiles pour la gestion de l'intégrité des signaux. Elles peuvent être utilisées aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur du dispositif de mémoire. L'intégration d'une terminaison résistive dans le dispositif DRAM, souvent appelée « terminaison intégrée » ou « ODT » (On Die Termination), a pour effet d'améliorer l'environnement de signalisation en réduisant les discontinuités électriques introduites par la terminaison hors puce.

Les variations du processus de fabrication, de la tension et de la température conduisent à une variation des caractéristiques résistives des éléments ODT. C'est pourquoi il est nécessaire d'étalonner de manière intégrée les éléments de terminaison.

Contexte

Les architectures de module de mémoire DRAM traditionnelles intègrent généralement des résistances de terminaison de ligne sur la carte mère, comme illustré dans les figures ci-dessous. Bien que les résistances de terminaison de ligne de la carte mère réduisent une partie de la réflexion sur les lignes de signal, elles ne sont pas capables d'empêcher la réflexion due aux lignes de bras de réactance effectuant la connexion aux DRAM du module. Comme la figure ci-dessous le montre, un signal qui se propage depuis le contrôleur mémoire juqu'a la DRAM rencontre une discontinuité d'impédance au niveau du bras de réactance conduisant à la DRAM sur le module. Le signal qui se propage le long du bras de réactance jusqu'à la DRAM sera réfléchi sur la ligne de signal, introduisant ainsi un bruit indésirable dans le signal. Ce bruit et les dégradations du signal qui s'ensuivent, s'ils ne sont pas traités par une terminaison hors puce, sont de plus en plus prononcés à mesure que le débit de données et la longueur des bras de réactance augmentent. Les systèmes multipoints plus grands contenant plusieurs modules de DRAM introduisent davantage de réflexion, et donc davantage de bruit, dégradant par là même un peu plus le signal.

En plaçant la résistance de terminaison directement sur la puce plutôt que sur la carte mère, les réflexions provoquées par les discontinuités de la ligne sont réduites de manière significative, ce qui aboutit à un signal plus propre et permet des débits de données supérieurs. La figure ci-dessous illustre la mise en œuvre d'une terminaison intégrée.

Solutions Rambus

L'étalonnage ODT est une technique qui implique l'étalonnage de l'impédance de la terminaison afin d'optimiser la réduction des réflexions du signal. L'étalonnage ODT permet d'établir une valeur de terminaison optimale qui compense les variations du processus et des conditions de fonctionnement.

Une valeur ODT étalonnée réduit de manière significative les réflexions indésirables du signal tout en minimisant l'amplitude du basculement du signal dû à la charge résistive ajoutée. Il en résulte un signal de données plus propre qui permet d'atteindre des débits de données plus élevés.

Le schéma suivant présente un exemple de la manière d'effectuer un étalonnage ODT. Le circuit illustré est capable d'établir une impédance ODT proportionnelle à une résistance de précision externe. Cette dernière peut également être utilisée pour l'étalonnage des pilotes de sortie.

Le contrôleur d'étalonnage ODT, noté ODT Control (0:8) dans la figure suivante, compare la chute de tension dans le réseau de résistances ODT à celle de la résistance externe notée Vext sur la figure. Le contrôleur modifie le réseau de résistances en procédant à un réglage grossier et fin pour obtenir une impédance proche de la valeur de la résistance de référence externe.

À quels niveaux se situent les avantages ?

L'étalonnage ODT offre des avantages dans les domaines suivants :

Avantages pour le système :

L'amélioration des performances du signal permet des débits de données plus élevés ; ainsi, les concepteurs sont en mesure de créer des modules et des dispositifs DRAM très hautes performances.

Avantages pour le sous-système :

Les éléments de terminaison sont placés dans le dispositif DRAM et non plus sur le circuit imprimé. En réduisant le nombre de composants et de lignes de signal présents sur la carte mère, le coût et la complexité de celle-ci s'en trouvent réduits et la fiabilité renforcée.

Avantages pour le système :

L'amélioration de l'intégrité des signaux obtenue grâce à l'étalonnage ODT aboutit à des débits de données et des performances du module supérieures. Il est également possible de diminuer la consommation d'énergie et de prolonger la durée de vie de la batterie des appareils portables en activant les résistances uniquement lorsque cela s'avère nécessaire, réduisant par là même le courant statique absorbé par ces terminaisons.