출력 드라이버 교정

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DRAM 장치와 메모리 컨트롤러 사이의 고속 데이터 전송을 위해서는 I/O 드라이버를 세심하게 설계하여 원하는 전기 신호 전달 레벨을 유지해야 합니다. 프로세스, 전압 및 온도의 변화는 출력 드라이버 회로의 전기적 특성을 변화시킬 수 있어, 원하는 신호 전달 레벨과 편차가 발생합니다. 또한 트레이스 임피던스, 기준 전압(Vref) 및 종단 전압(Vterm)과 같은 다른 시스템 요소의 편차도 신호 전달 레벨에 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 Rambus는 메모리 시스템의 출력 드라이버 교정을 최초로 사용하여 통신 속도를 향상시키고 다양한 작동 조건에서 더욱 높은 신뢰도를 제공했습니다.

아래 그림은 프로세스, 전압 및 온도 변화가 데이터 아이의 크기를 어떻게 줄일 수 있는지를 나타냅니다. 데이터 아이를 보면 시간 및 전압 마진과 같은 신호 전달 환경의 품질 특성을 알 수 있습니다. 데이터 아이가 넓고(시간 마진이 좋음) 길수록(전압 마진이 좋음) 안정적인 신호 전달을 나타냅니다.

출력 드라이버는 이전 그림의 V_oh 및 V_ol과 같이 고/저 전압 레벨 사이에서 신호를 보내도록 설계됩니다. 프로세스, 전압, 온도 및 기타 요소에서의 변화에 따라 출력 드라이버는 원하는 신호 전달 레벨을 오버슈트 및/또는 언더슈트할 수 있어, 신호 무결성에 영향을 미치는 시간 및 전압 마진을 줄입니다. 감소된 타이밍 마진은 데이터가 유효한(데이터 아이의 너비) 시간 창이 더 작기 때문에 최대 신호 전달 속도를 제한합니다. 감소된 전압 마진은 정확한 데이터 전송을 보장하기 위해 더 큰 I/O 전력 스윙을 필요로 하지만, 스윙이 클 경우 I/O 전력이 증가하고 시스템의 누화 감도가 더욱 민감해질 수 있습니다. 신호 전달 속도를 증가시키고 I/O 전력을 줄이려면 출력 드라이버 오버슈트 및 언더슈트를 관리해야 합니다.

Rambus 솔루션

출력 드라이버 교정은 조정 가능한 출력 드라이브 강도를 사용하여 프로세서, 전압 및 온도 변화를 보정함으로써 최적의 신호 전달 레벨을 설정하고 유지 관리할 수 있게 해줍니다. 정상 작동 중에 출력 드라이버를 교정하면 시스템이 사용되는 동안 유동적인 전압 및 온도 변화에 대응하여 드라이브 강도를 조정할 수 있습니다.

출력 드라이버 교정에서는 출력 드라이버 회로에 제공된 피드백을 사용하여 출력 드라이버 회로의 출력 임피던스를 조정함으로써 회로의 드라이브 강도를 제어하는 방식으로 최적의 신호 성능을 유지합니다. 드라이버의 출력 임피던스는 장치 외부에 설치된 기준 저항기 RZQ와 비교됩니다. 그런 다음 정밀한 기준 저항기에 맞거나 비례하도록 출력 임피던스가 교정됩니다.

위의 회로는 출력 드라이버 교정 회로를 구성하는 방법을 나타냅니다. 가장 위쪽에 배열된 저항기에서 강하되는 전압은 해당 저항기와 직렬로 연결된 각 트랜지스터의 상태 및 라인의 RZQ 저항 값을 기반으로 합니다. 트랜지스터의 상태는 드라이브 강도 레지스터에 의해 개별적으로 제어되며, V_term = V_ref가 되도록 설정됩니다. 기준 전압 V_ref는 원하는 출력 신호 레벨을 나타냅니다. V_term = V_ref 조건이 충족되면 네트워크 드라이버의 위쪽에 있는 임피던스가 드라이버에 최적화됩니다. 트랜지스터 배열을 구성하는 데 사용된 값을 레지스터에 저장해 두고 필요에 따라 업데이트할 수 있습니다.

위 그림은 출력 드라이버 교정이 전송 라인을 따라 오버슈트 및 언더슈트에 미치는 영향을 나타냅니다. 오버슈트 및 언더슈트가 감소하면 전압 및 시간 마진이 증가합니다.

기준 저항기 RZQ와 출력 드라이버 교정용 회로의 대부분은 온다이 터미네이션 ODT 교정에도 활용될 수 있습니다.

이점

출력 드라이버 교정은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

출력 드라이버 교정을 사용하면 DRAM 출력 드라이버가 프로세스 변동에 따라 자동으로 보정되어 테스트 스펙을 보다 쉽게 충족할 수 있으므로 DRAM 수율이 향상됩니다.

출력 드라이버 교정으로 보드 설계자는 제조 및 조립 공정에 의해 발생한 트레이스 임피던스 및 종단 전압의 편차를 보정할 수 있습니다. 또한 조절 가능한 출력 드라이버 강도는 일부 구성요소의 제조 허용 오차를 보정할 수 있기 때문에 구성요소 테스트 스펙을 낮출 수 있습니다. 또한 출력 드라이버 교정으로 높은 통신 속도를 가능하게 하는 더욱 안정적인 신호 전달이 이루어집니다.

출력 드라이버 교정으로 시스템 통합업체는 다양한 트레이스 임피던스를 활용하고 다양한 환경에서 작동하는 여러 설계 형상에서 하나의 DRAM을 사용할 수 있습니다. 또한 출력 드라이버 교정은 전압 및 타이밍 마진을 증가시켜 더욱 다양한 작동 조건에서 더욱 높은 시스템 신뢰도를 얻을 수 있습니다. 조정 가능한 드라이브 강도는 시스템 통합업체에서 시스템 전력 및 열 소모량을 보다 효과적으로 관리하여 전체 시스템 비용을 절감할 수 있도록 온도 변화를 보정하는 데 유용합니다.