DDR5、LPDDR5/LPDDR5Xの設計はお任せ下さい

サービス内容

DDR5、LPDDR5/LPDDR5X 新規設計

DDR5、LPDDR5/LPDDR5Xのアートワーク設計はお任せください。

下記の様な提案が可能です。


・動作周波数に対応した最適な層構成、材料提案

・配線手法の提案

・シミュレーションによる動作保証



DDR5、LPDDR5/LPDDR5X 動作不良の 検証

動作不良など問題がある場合は是非御相談下さい。

以下の様な対応が可能です。


・長年蓄積した知見から問題点を推測

・シミュレーションによる問題の可視化

・不具合対策案提示



弊社の強みとは

DDR系メモリの設計は年間約200件と非常に実績を積んでおります。
更に弊社ではDDR5、LPDDR5/LPDDR5Xの採用に備えて
以下の活動を2022年から実施して来ました。

①JEDEC規格の調査
②設計手法の調査、研究
③解析手法の立ち上げ及びシミュレーターへの設備投資



その成果もあり現在はDDR5、LPDDR5/LPDDR5Xの設計及び
シミュレーションでの動作検証が出来る環境を
整えておりまして本日までに多数の御依頼を頂いております。

LPDDR5/LPDDR5Xに関する技術資料

社内展開用にLPDDR5の技術情報を纏めた資料がありますので参考に記載致します。
本来はA/W設計手法に関わる下記の情報もあるのですが、そちらはHP上から削除しております。
・DRAMのパッケージ、内部構造(Die数、Channel数)、動作周波数によって採用する基板構造の違い
・クロストーク対策(配線ギャップ)
・インピーダンス制御方法
・配線長制限
設計手法に関して御相談がある方は是非弊社まで御連絡願います。


LPDDRとは

LPDDR(Low Power DDR)とはパソコンなどのメインメモリとして、よく使われるDDR SDRAM規格の派生規格で低電圧・低消費電力のメモリ規格です。

これまではノートパソコン、スマートフォン、タブレット端末などバッテリー駆動で動作する機器のメインメモリに使われて来ました。
最近は低消費電力に加え動作周波数の高速化も進んだことから自動車、IoT機器などにも採用が進んでおります。

大容量メモリが必要なサーバー、パソコンなどは今後もDDR5が採用されますが大容量メモリが必要無い機器では低消費電力のLPDDR5が採用される傾向が増えております。


Data Rateの推移

 
DataRate

このグラフよりLPDDR5/LPDDR5XはLPDDR4/LPDDR4Xと比較してData Rateが倍増していることがわかります。
なお、単位のbpsはbit per secondの略で一秒間に通信出来るビット数のことです。
周波数に換算すると下記の通り半分の値になります。
(例)6400Mbps⇒3200MHz


LPDDR5/LPDDR5Xの信号グループ

 
LPDDR5/LPDDR5X信号グループ

LPDDR4では双方向信号だったストローブ信号(DQS)がLPDDR5ではWCKとRDQSに分かれております。

WCK:Write時の書き込みとRead時のData出力に使用されるクロック信号
RDQS:Read時にデータを読み取る為のクロック信号


LPDDR5/LPDDR5Xのピン名称及び内容

 
ピン名称


LPDDR5/LPDDR5Xの動作周波数(参考例)

 
動作周波数

Dataグループに関してはClock、Address/Cmmandの4倍動作周波数が高いことが上記からわかる。
A/W設計上もこの周波数差を考慮して設計する必要がある。

LPDDR5/LPDDR5Xの違い


LPDDR5の改良版がLPDDR5Xとなります。
DFE、Pre-Ephasis機能など波形調整機能を強化してData Rateを上げております。

~6400 Mbps(LPDDR5)
~8533 Mbps(LPDDR5X)

A/W設計の側面から考えた場合は、配線する信号種類や供給電源に大きな差は無いです。一番の問題はData Rateが上がるのでクロストーク増加、通過特性悪化の問題に対して低損失材の採用検討、スタブ長の考慮などが必要になります。



LPDDR5/LPDDR5Xの波形調整機能

①DEF機能(オプション)
・WCKが800MHzを超える場合1-Tap DFE機能を使用に出来る。
 Data(DQ、DMI)に対するDFEがDRAM側に搭載されWrite時の動作に使用可能です。
・LPDDR5ではバイトレーン単位の制御が可能、LPDDR5Xではピン単位の制御が可能となる。

②Pre-Emphasis機能(オプション)
・ LPDDR5Xで6400Mbpsを超える場合に1-Tap,1-Post-cursor Pre-EmphasisをDQ、DMI、RDQSのRead時の動作に使用可能です。



シミュレーションによる動作保証

①信号品質(シグナル・インテグリティ)
●使用ツール
キーサイト社製 PathWave ADS SIPro + Memory Designer

電磁界シミュレーターを使用することでA/W設計データからSパラメーターを取得し、高精度な配線モデルで信号波形のシミュレーションが可能です。

更にDDR検証用ツール(Memory Designer)を使用することで下記が実現出来ております。
・DFE機能を搭載したDDRメモリ用IBIS-AMIモデルに対応
・統計解析モードにより短時間で低BERの検証が可能



ADS DDR Design Kit

更にシミュレーション波形からJEDEC規格の合否判定が可能です。

sim1
sim2
②電源品質(パワー・インテグリティ)
JEDEC規格にDRAM側の規定があります。
この規定が守れているかPI解析で確認が可能です。
(CPU側に関しては別途メーカーに確認が必要)

動作保証

使用ツール

キーサイト社製 PathWave ADS PIPro 
・VDDQ インプットインピーダンス解析結果例
キーサイト社製 PathWave ADS PIPro



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