Utiliser la SDRAM vs. la DDR RAM dans la conception de votre PCB

Les ordinateurs embarqués, les dispositifs de vision, les modules DAQ et bien d'autres nécessiteront tous une certaine mémoire, qu'il s'agisse d'une puce Flash ou d'un module RAM. Normalement, quelque chose comme une puce mémoire Flash ou un petit module eMMC ne serait pas utilisé pour le stockage temporaire car le dispositif nécessite des réécritures constantes. Au lieu de cela, si vous avez besoin d'une solution de mémoire volatile (c'est-à-dire temporaire), vous opteriez pour de la RAM statique ou dynamique (SRAM ou DRAM). Parmi ces deux types de RAM, il existe des versions asynchrones et synchrones, dont le type synchrone est normalement utilisé dans l'électronique moderne à haute vitesse.

La SDRAM est l'une de ces options standard, à vitesse/capacité plus faibles, disponibles pour la mémoire embarquée sans carte externe. Les concepteurs qui n'ont pas travaillé avec des modules RAM ont probablement en tête l'image de grandes barrettes de RAM DDR comme celles que vous installeriez dans votre ordinateur de bureau ou votre ordinateur portable. Au lieu de cela, des puces RAM individuelles peuvent être installées sur une carte, et elles n'ont pas besoin d'être des puces RAM à haute vitesse et à haute capacité que vous trouveriez sur une barrette SODIMM typique. Si vous devez décider quel type de mémoire utiliser sur votre carte, continuez à lire pour voir certaines des directives de conception de base pour les modules mémoire SDRAM vs DDR.

Modules SDRAM vs. DDR RAM

Les modules SDRAM (RAM dynamique synchrone) sont le type standard de module RAM utilisé dans l'électronique moderne. En comparant SDRAM et DDR, il est important de noter que DDR est un type de SDRAM, le premier chip SDRAM DDR ayant été lancé en 1997 par Samsung. Depuis, de nouvelles générations DDR ont été produites et les capacités de mémoire ont augmenté. Cependant, les modules SDRAM fonctionnant à un taux de données unique n'ont pas disparu. Désormais, lorsque je mentionne « SDRAM », sachez que je fais référence à la version à taux de données unique et non à DDR.

Le tableau ci-dessous compare certains des paramètres de fonctionnement de base de SDRAM vs. DDR. Comme nous pouvons le voir dans ce tableau, les deux types de mémoires ont des capacités similaires, à part pour le taux d'horloge et la capacité.

En général, le taux d'horloge plus élevé dans la DDR, et le fait que la DDR transfère 2x données par cycle d'horloge, signifie que les modules DDR sont beaucoup plus rapides que les SDRAM à taux de données unique. Les deux types de RAM ont une interface synchrone, ce qui signifie qu'ils utilisent une horloge synchrone source pour déclencher le transfert de données depuis le module de mémoire. Cela nécessite l'application d'un ajustement de longueur à travers le bus afin que le

Les numéros DDR mentionnés ci-dessus concernent les modules DDR4 ; les DDR3 et versions antérieures auront des spécifications inférieures, ainsi qu'un coût moindre. La DDR5 repousse les limites dans le tableau ci-dessus vers des fréquences d'horloge plus élevées (3200 MHz) et des taux de transfert de données (jusqu'à 6400 MT/s par module), et les nouveaux produits pour consommateurs et serveurs seront disponibles plus tard en 2021. Tout cela soulève la question : si la DDR offre une capacité et un taux de transfert de données bien supérieurs, pourquoi la DDR n'est-elle pas utilisée dans chaque système nécessitant de la mémoire volatile ?

Pourquoi utiliser de la SDRAM à Taux de Données Simple ?

Pour certains systèmes, opter pour des modules DDR embarqués ou accéder à une barrette DDR via un connecteur d'extension est excessif. Vous n'avez tout simplement pas besoin de tant de RAM à moins que vous n'exécutiez un système d'exploitation complet ou plusieurs applications sur un dispositif embarqué. Cela ne signifie pas que les petits systèmes embarqués n'ont pas besoin de beaucoup de mémoire. Souvent, la mémoire nécessaire est non-volatile et pourrait être fournie via une puce Flash, une carte SD ou un module eMMC.

Voici quelques-unes des principales raisons pour lesquelles vous pourriez vouloir utiliser un module SDRAM au lieu d'un module DDR complet dans l'architecture de votre système embarqué :

• Interface avec les MCU : Je n'ai pas entendu parler d'un MCU capable de se connecter à un module DDR ; vous auriez besoin au moins d'un MPU ou d'un FPGA. Cependant, certains MCU plus puissants peuvent accéder à de grandes quantités de mémoire volatile via un contrôleur interne. La série STM32F7 de MCU est un exemple très populaire ; son contrôleur de mémoire flexible interne (FMC) peut être utilisé pour accéder à des SDRAMs à environ 100 MHz.
• Coût faible : Dans les systèmes embarqués nécessitant beaucoup de mémoire, tels que les systèmes plus petits capables de ML effectuant des tâches d'inférence embarquée, le système peut nécessiter beaucoup de mémoire qui peut être fournie par un module RAM. Avec des déploiements de ces types de systèmes seulement projetés à augmenter, cela n'a pas de sens d'utiliser des modules DDR coûteux quand une puce SDRAM fera l'affaire.
• Routing plus facile : Comme les puces SDRAM fonctionnent un peu plus lentement, les temps de montée des signaux sont plus lents, donc les exigences de correspondance de longueur sont beaucoup plus faciles. Assurez-vous de coder ces limites dans vos règles de conception.
• Moins de diaphonie : Tout protocole numérique à haute vitesse, y compris DDR4, présentera une certaine diaphonie au sein de l'interface de bus parallèle et vers d'autres bus sur la carte. L'avantage de fonctionner à une vitesse inférieure est la diaphonie moins intense entre les signaux dans le bus.
• Topologie de bus identique : SDRAM et DDR utilisent le même type de bus, ce qui signifie qu'ils ont les mêmes ensembles de signaux, et les signaux ont les mêmes significations. Si vous savez comment router une interface SDRAM à débit de données unique, alors vous savez comment travailler avec des interfaces DDR plus rapides.

Chaque système n'aura pas besoin d'avoir un module SDRAM à débit de données unique, mais ils sont certainement plus faciles à utiliser avec des architectures de systèmes embarqués populaires construites autour de microcontrôleurs. Si vous concevez un ordinateur monoplatine ou une carte mère personnalisée, et que votre système nécessite une grande mémoire, il suffit de franchir le pas et d'opter pour un ou plusieurs modules DDR. Si vous n'avez jamais travaillé avec des modules DDR modernes, vous pouvez toujours descendre jusqu'à DDR2 et vous obtiendrez beaucoup de mémoire pour votre système par rapport à un module SDRAM typique.

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