온다이 터미네이션(ODT) 교정

요약

디지털 시스템의 성능 요구사항이 지속적으로 증가하면서 보다 높은 신호 전달 속도에서 안정적으로 작동할 수 있는 신호 무결성에 대한 요구도 커지고 있습니다.

신호 라인 터미네이션은 신호 무결성을 관리하는 데 유용한 요소입니다. 신호 라인 터미네이션은 메모리 장치 외부에 사용할 수도 있고 메모리 장치 내부에 사용할 수도 있습니다. 저항 터미네이션을 DRAM 장치 내부에 통합하는 것을 온다이 터미네이션(ODT)이라고 하는데, 이를 사용하면 오프다이 터미네이션으로 인한 전기적 불연속성을 줄여 신호 전달 환경을 개선할 수 있습니다.

전압 및 온도 변화뿐만 아니라 제조 공정이 변경되면 ODT 요소의 저항 특성이 바뀔 수 있습니다. 따라서 터미네이션 요소를 교정해야 하는데, 이러한 교정은 온칩에서 수행됩니다.

배경

기존 DRAM 메모리 모듈 아키텍처에는 일반적으로 아래 그림과 같이 마더보드에 라인 터미네이션 저항기가 포함되어 있습니다. 마더보드의 터미네이션 저항기는 신호 라인의 일부 반사를 줄여 주지만 모듈의 DRAM에 연결된 스텁 라인에서 발생하는 반사를 방지하지는 못합니다. 아래 그림과 같이 메모리 컨트롤러에서 DRAM으로 신호가 전파되는 도중에는 모듈의 DRAM으로 연결되는 스텁에서 임피던스 불연속성이 발생합니다. 이 경우 DRAM으로 연결된 스텁을 따라 전파되는 신호가 신호 라인으로 다시 반사되어 신호에 불요 잡음이 유입됩니다. 유입된 잡음과 이에 따른 신호 저하는 오프다이 터미네이션으로 해결되지 않으며, 이는 데이터 전송 속도가 빠르고 스텁 길이가 길수록 더욱 심각한 문제가 됩니다. 특히 여러 DRAM 모듈로 구성된 멀티 드롭 시스템에서는 반사되는 양이 더욱 많고 이에 따른 반사 잡음도 더 많이 추가되기 때문에 신호 저하가 훨씬 현저하게 나타납니다.

마더보드 대신 다이 자체에 터미네이션을 저항을 두면 라인의 불연속성으로 인한 반사가 크게 줄어들어 보다 깨끗한 신호가 생성되고 데이터 전송 속도가 빨라집니다. 아래 그림에서는 온다인 터미네이션의 구현을 보여 줍니다.

Rambus 솔루션

ODT 교정은 신호 반사 감소를 최적화하기 위해 터미네이션 임피던스를 교정하는 기술입니다. ODT 교정을 사용하면 프로세스 및 작동 조건 변동에 따라 보정되는 최적의 터미네이션 값을 설정할 수 있습니다.

교정된 ODT 값은 불요 신호 반사를 크게 줄이고 추가된 저항성 부하로 인한 신호 스윙 약화를 최소화합니다. 따라서 데이터 신호가 보다 명확해 데이터 전송 속도가 향상됩니다.

다음 그림은 ODT 교정을 실현하는 방법의 예입니다. 그림의 회로는 정밀한 외부 저항기에 적합하게 ODT 임피던스를 설정할 수 있습니다. 같은 외부 저항기를 출력 드라이버 교정에 사용할 수도 있습니다.

다음 그림에서 ODT Control (0:8)로 표시된 ODT 교정 컨트롤러는 ODT 저항기 네트워크에서의 전압 강하를 외부 저항기(그림의 Vext)에서의 전압 강하와 비교합니다. 그런 다음 저항기 네트워크를 세밀하게 조정하여 외부의 기준 저항기에 근접한 임피던스 값을 설정합니다.

이점

ODT 교정은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

장치 이점

향상된 신호 성능을 통해 데이터 전송 속도를 높여 주므로 성능이 뛰어난 DRAM 장치 및 모듈을 설계할 수 있습니다.

하위 시스템 이점

터미네이션 구성요소를 DRAM 장치에 배치하면 PCB에 이러한 요소를 설치할 필요가 없습니다. 마더보드의 구성요소 및 신호 라인 수가 감소하면 마더보드의 비용이 절감되고 복잡성이 줄어들며 안정성이 향상됩니다.

시스템 이점

교정된 ODT를 사용하면 신호 무결성이 향상되어 데이터 전송 속도 및 모듈 성능이 크게 개선됩니다. 휴대용 장치에서는 필요한 경우 저항기만 사용해도 이러한 터미네이션으로 인해 유입되는 정적 전류의 양이 감소하여 전력 소비량이 절감되고 배터리 수명이 늘어납니다.