輸出驅動程式校正

背景

要在 DRAM 裝置和記憶體控制器之間高速傳輸資料，需要精確設計 I/O 驅動程式以確保達到所需的電訊號等級。處理程序、電壓及溫度變化，可以改變輸出驅動程式電路的電特性，從而導致所需的訊號等級出現偏差。此外，其他系統元件的變化也會影響訊號等級，如線路阻抗、參考電壓﹝Vref﹞和終端電壓﹝Vterm﹞。

為了解決這些問題，Rambus 在記憶體系統中率先使用了輸出驅動程式校正，以提高通訊速度並在廣泛的運作條件下提供更高的可靠性。

以下的圖解顯示處理程序、電壓及溫度變化如何導致資料視訊的減少。資料視訊顯示訊號環境品質的特性，例如時序及電壓空餘。強大的訊號依賴具有寬﹝良好的時序空餘﹞以及高﹝良好的電壓空餘﹞的資料視訊。

輸出驅動程式專門為在高與低電壓水準﹝在上一個圖解中以 V_oh以及 V_ol顯示﹞之間驅動訊號而設。處理程式、電壓、溫度變化以及其他因素，會導致輸出驅動程式過衝和/或下衝所需的訊號電壓水準，從而造成影響訊號完整性的空餘減少。由於有效採樣資料的時間視窗﹝資料視訊的寬度﹞變小，因此時序空餘減少會限制訊號的最大傳輸速度。電壓空餘減少時，將需要更大的 I/O 電壓擺幅才能確保精確傳輸資料，但這種更大的擺幅又會導致 I/O 功耗的增加，並提高系統串擾的靈敏度。為了提高訊號傳輸速率並降低 I/O 功耗，輸出驅動程式的過衝與下衝必須精心管理。

Rambus 解決方案

輸出驅動程式校正透過使用可調整的輸出驅動強度彌補處理程序、電壓及溫度變化，從而建立與維持最佳訊號等級。在一般運作時校正輸出驅動程式，將使驅動強度調整回應系統使用時會變動的電壓與溫度變更。

輸出驅動程式會校正使用提供給輸出驅動程式電路的回饋，以調整輸出驅動程式電路的輸出阻抗，從而控制 circuit’s 驅動強度，以達到最佳訊號效能。Driver’s 輸出阻抗將與裝置以外的參考電阻器 RZQ 進行比較。接著輸出阻抗會經過校正，以與參考精密電阻器相等或相應。

以上的電路顯示如何設定輸出驅動程式校正電路。一系列最上面的電阻器的電壓落差，取決於和那些電阻器串聯的個別電晶體狀態，以及線上 RZQ 電阻的數值。電晶體陣列的電晶體狀態由驅動強度暫存器個別控制，並且設置以讓 V_term等於 V_ref參考電壓 V_ref 是所要的輸出訊號等級的代表。當達到 V_term等於 V_ref的條件時，網路分割器頂部的阻抗將最佳化，以配合驅動程式。用於設定電晶體陣列的數值可儲存在暫存器，並於需要時進行更新。

上圖顯示，輸出驅動程式校正對於傳輸線過衝與下衝幅度的影響。過衝與下衝的減少導致電壓與時序空餘的增加。

參考電阻器 RZQ 以及大部分輸出驅動程式校正的電路，還可用於晶片上的終端電阻ODT 校正。

什麼領域能從中受益？

從輸出驅動程式校正受益的領域包括：

裝置

輸出驅動程式校正透過讓 DRAM 輸出驅動程式自動彌補處理程序變化，使得這些裝置能更輕鬆地符合測試規格，從而提高 DRAM 產量。

子系統

輸出驅動程式校正使主機板設計師可以補償由處理程式和組裝過程引起的線路阻抗和終端電壓的變化。另外，由於可調整輸出驅動程式強度能補償某些元件的製造公差，因而組件的測試規格要求相應放寬。輸出驅動程式校正還可以產生更強大的訊號等級，從而提高通訊速度。

系統

輸出驅動程式校正允許系統整合商使用一種 DRAM，滿足使用不同線路阻抗及在不同環境中運作的多種設計需要。輸出驅動程式校正還可以增加電壓和時序空餘，從而使系統在更廣泛的運作條件下具有更高的可靠性。此外，可調整驅動強度能幫助彌補溫度變化，以讓系統整合商更有效地管理其系統功耗以及散熱預算，從而降低整體系統成本。