Usando SDRAM vs. DDR RAM en el diseño de su PCB

Las computadoras embebidas, dispositivos de visión, módulos DAQ y mucho más necesitarán algún tipo de memoria, ya sea un chip Flash o un módulo RAM. Normalmente, algo como un chip de memoria Flash o un pequeño módulo eMMC no se utilizaría para almacenamiento temporal ya que el dispositivo requiere reescrituras constantes. En su lugar, si necesitas una solución de memoria volátil (es decir, temporal), optarías por RAM estática o dinámica (SRAM o DRAM). Entre estos dos tipos de RAMs, existen versiones asincrónicas y sincrónicas, de las cuales el tipo sincrónico se utiliza normalmente en la electrónica moderna de alta velocidad.

SDRAM es una de estas opciones estándar de menor velocidad/menor capacidad disponibles para memoria a bordo sin una placa externa. Los diseñadores que no han trabajado con módulos RAM probablemente tengan visiones de grandes sticks de RAM DDR como los que instalarías en tu computadora de escritorio o laptop. En cambio, chips individuales de RAM pueden ser instalados en una placa, y no necesitan ser los ICs de RAM de alta velocidad y alta capacidad que encontrarías en un stick SODIMM típico. Si necesitas decidir qué tipo de memoria usar en tu placa, sigue leyendo para ver algunas de las pautas de diseño básicas para módulos de memoria SDRAM vs. DDR.

Módulos SDRAM vs. DDR RAM

Los módulos SDRAM (RAM dinámica síncrona) son el tipo estándar de módulo RAM utilizado en la electrónica moderna. Al comparar SDRAM vs. DDR, es importante notar que DDR es un tipo de SDRAM, siendo el primer chip DDR SDRAM lanzado en 1997 por Samsung. Desde entonces, se han producido nuevas generaciones de DDR y las capacidades de memoria han aumentado. Sin embargo, los módulos SDRAM que operan a tasa de datos única no han desaparecido. A partir de aquí, cuando me refiera a “SDRAM”, ten en cuenta que estoy hablando de la versión de tasa de datos única y no de DDR.

La tabla a continuación compara algunos de los parámetros operativos básicos de SDRAM vs. DDR. Como podemos ver en esta tabla, los dos tipos de memorias tienen capacidades similares, aparte de la tasa de reloj y la capacidad.

En general, la mayor tasa de reloj en DDR, y el hecho de que los módulos DDR transfieren 2x datos por ciclo de reloj, significa que los módulos DDR son mucho más rápidos que los SDRAM de tasa de datos única. Ambos tipos de RAM tienen una interfaz sincrónica, lo que significa que utilizan un reloj sincrónico de fuente para activar la transferencia de datos desde el módulo de memoria. Esto requiere hacer cumplir la sintonización de longitud a través del bus para que el

Los números DDR mencionados anteriormente son para módulos DDR4; DDR3 y anteriores tendrán especificaciones más bajas, así como menor costo. DDR5 está empujando los límites en la tabla anterior a frecuencias de reloj más altas (3200 MHz) y tasas de datos (hasta 6400 MT/s por módulo), y los productos más nuevos para consumidores y servidores estarán disponibles más adelante en 2021. Todo esto plantea la pregunta: si DDR tiene una capacidad y tasa de transferencia de datos mucho mayor, ¿por qué no se utiliza DDR en todos los sistemas que requieren memoria volátil?

¿Por qué usar SDRAM de Tasa de Datos Simple?

Para algunos sistemas, optar por módulos DDR integrados o acceder a un stick DDR a través de un conector de borde es excesivo. Simplemente no necesitas tanta RAM a menos que estés ejecutando un sistema operativo completo o múltiples aplicaciones en un dispositivo embebido. Esto no significa que los sistemas embebidos pequeños no necesiten mucha memoria. A menudo, la memoria que se necesita es no volátil y podría suministrarse a través de un chip Flash, tarjeta SD o módulo eMMC.

Aquí están algunas de las principales razones por las que podrías querer usar un módulo SDRAM en lugar de un módulo DDR completo en la arquitectura de tu sistema embebido:

• Interfaz con MCUs: No he oído hablar de un MCU que pueda conectarse a un módulo DDR; necesitarías al menos un MPU o un FPGA. Sin embargo, algunos MCUs más potentes pueden acceder a grandes cantidades de memoria volátil a través de un controlador interno. La serie STM32F7 de MCUs es un ejemplo muy popular; su controlador de memoria flexible interno (FMC) se puede utilizar para acceder a SDRAMs a unos 100 MHz.
• Bajo costo: En sistemas embebidos que necesitan mucha memoria, como sistemas más pequeños capaces de ML que realizan tareas de inferencia embebida, el sistema puede necesitar mucha memoria que puede ser suministrada por un módulo RAM. Con el despliegue de este tipo de sistemas proyectado solo para aumentar, no tiene sentido usar módulos DDR caros cuando un chip SDRAM hará el trabajo.
• Enrutamiento más fácil: Debido a que los chips SDRAM funcionan algo más lentos, los tiempos de subida de señal son más lentos, por lo que los requisitos de coincidencia de longitud son mucho más fáciles. Asegúrate de codificar estos límites en tus reglas de diseño.
• Menos diafonía: Cualquier protocolo digital de alta velocidad, incluyendo DDR4, tendrá cierta diafonía dentro de la interfaz del bus paralelo y hacia otros buses en la placa. La ventaja de operar a menor velocidad es la diafonía menos intensa entre señales en el bus.
• La misma topología de bus: SDRAM y DDR utilizan el mismo tipo de bus, lo que significa que tienen los mismos conjuntos de señales, y las señales tienen los mismos significados. Si sabes cómo enrutar una interfaz SDRAM de tasa de datos única, entonces sabes cómo trabajar con interfaces DDR más rápidas.

No todos los sistemas necesitarán tener un módulo SDRAM de tasa de datos única, pero ciertamente son más fáciles de usar con arquitecturas de sistemas embebidos populares construidas alrededor de microcontroladores. Si estás diseñando una computadora de placa única o placa madre personalizada, y tu sistema necesita alta memoria, simplemente decídete y opta por uno o más módulos DDR. Si nunca has trabajado con módulos DDR modernos, aún puedes optar por DDR2 y obtendrás mucha memoria para tu sistema en comparación con un módulo SDRAM típico.

Una vez que hayas determinado el tipo y la cantidad de memoria que necesitas al comparar SDRAM vs. DDR, utiliza el mejor software de diseño de PCB en Altium Designer® para crear tu diseño físico. Cuando necesites evaluar la integridad de señal y la EMI en tu diseño de PCB, los usuarios de Altium Designer pueden usar la extensión EDB Exporter para importar su diseño a los solucionadores de campo de Ansys y realizar una gama de potentes simulaciones de integridad de señal. Cuando hayas terminado tu diseño y quieras enviar los archivos a tu fabricante, la plataforma Altium 365™ facilita la colaboración y el compartir tus proyectos.

Solo hemos arañado la superficie de lo que es posible con Altium Designer en Altium 365. Comienza tu prueba gratuita de Altium Designer + Altium 365 hoy mismo.