Использование SDRAM в сравнении с DDR RAM в вашем дизайне печатной платы

Встроенные компьютеры, устройства визуализации, модули сбора данных (DAQ) и многое другое потребуют некоторого объема памяти, будь то чип Flash или модуль RAM. Обычно, такие устройства как чип памяти Flash или небольшой модуль eMMC не используются для временного хранения данных, поскольку устройство требует постоянной перезаписи. Вместо этого, если вам нужно решение для временной (т.е. летучей) памяти, вы бы выбрали статическую или динамическую RAM (SRAM или DRAM). Среди этих двух типов RAM существуют асинхронные и синхронные версии, из которых синхронный тип обычно используется в современной высокоскоростной электронике.

SDRAM является одним из этих стандартных вариантов с низкой скоростью/малым объемом, доступных для использования в качестве встроенной памяти без внешней платы. Дизайнеры, которые не работали с модулями RAM, вероятно, представляют себе большие планки DDR RAM, подобные тем, которые вы устанавливаете в свой настольный компьютер или ноутбук. Вместо этого, отдельные чипы RAM могут быть установлены на плате, и им не обязательно быть высокоскоростными, большими по объему IC памяти RAM, которые вы найдете на типичной планке SODIMM. Если вам нужно решить, какой тип памяти использовать в вашей плате, продолжайте читать, чтобы увидеть некоторые основные рекомендации по дизайну для SDRAM против модулей памяти DDR.

SDRAM против модулей DDR RAM

Модули SDRAM (синхронная динамическая оперативная память) являются стандартным типом модулей оперативной памяти, используемых в современной электронике. Сравнивая SDRAM и DDR, важно отметить, что DDR является типом SDRAM, причем первый чип DDR SDRAM был выпущен в 1997 году компанией Samsung. С тех пор были выпущены новые поколения DDR, и объемы памяти увеличились. Тем не менее, модули SDRAM, работающие на одинарной скорости передачи данных, не исчезли. Отсюда, когда я упоминаю "SDRAM", имейте в виду, что я говорю о версии с одинарной скоростью передачи данных, а не о DDR.

В таблице ниже сравниваются некоторые основные рабочие параметры SDRAM и DDR. Как мы видим из этой таблицы, оба типа памяти имеют схожие возможности, за исключением тактовой частоты и емкости.

В целом, более высокая тактовая частота в DDR и тот факт, что модули DDR передают данные в 2 раза быстрее за цикл тактового сигнала, означает, что модули DDR намного быстрее, чем SDRAM с одинарной скоростью передачи данных. Оба типа ОЗУ имеют синхронный интерфейс, что означает использование синхронизированного с источником тактового сигнала для инициирования передачи данных с модуля памяти. Это требует соблюдения настройки длины по всей шине, чтобы

Указанные выше параметры DDR относятся к модулям DDR4; DDR3 и более ранние версии будут иметь более низкие характеристики, а также более низкую стоимость. DDR5 поднимает планку в приведенной выше таблице до более высоких тактовых частот (3200 МГц) и скоростей передачи данных (до 6400 МТ/с на модуль), и новейшие потребительские и серверные продукты станут доступны позже в 2021 году. Все это поднимает вопрос: если DDR имеет такую высокую емкость и скорость передачи данных, почему DDR не используется в каждой системе, требующей волатильной памяти?

Почему использовать одноканальную SDRAM?

Для некоторых систем использование встроенных модулей DDR или доступ к планке DDR через краевой разъем является излишним. Вам просто не нужно столько ОЗУ, если вы не запускаете полноценную операционную систему или несколько приложений на встроенном устройстве. Это не означает, что маленьким встроенным системам не нужно много памяти. Часто необходимая память является неволатильной и может быть предоставлена через чип Flash, SD-карту или модуль eMMC.

Вот некоторые из основных причин, по которым вы можете захотеть использовать модуль SDRAM вместо полного модуля DDR в архитектуре вашей встроенной системы:

• Взаимодействие с MCU: Я не слышал о MCU, которые могли бы подключаться к модулю DDR; вам потребуется как минимум MPU или FPGA. Однако некоторые более мощные MCU могут получать доступ к большим объемам волатильной памяти через внутренний контроллер. Серия MCU STM32F7 является очень популярным примером; ее внутренний гибкий контроллер памяти (FMC) может использоваться для доступа к SDRAM примерно на частоте 100 МГц.
• Низкая стоимость: Во встроенных системах, которым нужно много памяти, например, в меньших системах, способных к машинному обучению и выполняющих задачи встроенного вывода, системе может потребоваться много памяти, которую может обеспечить модуль RAM. С учетом того, что развертывание таких систем только будет увеличиваться, нет смысла использовать дорогие модули DDR, когда чип SDRAM справится с задачей.
• Проще с маршрутизацией: Поскольку чипы SDRAM работают несколько медленнее, времена нарастания сигнала медленнее, поэтому требования к согласованию длин гораздо проще. Обязательно закодируйте эти ограничения в правилах вашего проектирования.
• Меньше перекрестных помех: Любой протокол высокоскоростной цифровой передачи данных, включая DDR4, будет иметь некоторые перекрестные помехи внутри параллельного интерфейса шины и на других шинах на плате. Преимущество работы на более низкой скорости заключается в менее интенсивных перекрестных помехах между сигналами в шине.
• Та же топология шины: SDRAM и DDR используют один и тот же тип шины, что означает, что у них одинаковые наборы сигналов, и сигналы имеют одинаковые значения. Если вы знаете, как маршрутизировать интерфейс SDRAM с одинарной скоростью передачи данных, тогда вы знаете как работать с более быстрыми интерфейсами DDR.

Не каждая система будет нуждаться в модуле SDRAM с одинарной скоростью передачи данных, но они определенно проще в использовании с популярными архитектурами встроенных систем, построенными вокруг микроконтроллеров. Если вы разрабатываете пользовательский одноплатный компьютер или материнскую плату, и вашей системе нужно много памяти, просто сделайте выбор в пользу одного или нескольких модулей DDR. Если вы никогда раньше не работали с современными модулями DDR, вы все равно можете остановить свой выбор на DDR2, и вы получите много памяти для вашей системы по сравнению с типичным модулем SDRAM.

После того, как вы определите тип и количество памяти, которое вам нужно, сравнивая SDRAM и DDR, используйте лучшее программное обеспечение для разработки печатных плат в Altium Designer® для создания вашей физической компоновки. Когда вам нужно оценить целостность сигнала и ЭМИ в вашей компоновке печатной платы, пользователи Altium Designer могут использовать расширение EDB Exporter для импорта своего дизайна в решатели поля Ansys и выполнения ряда мощных симуляций целостности сигнала. Когда вы закончите свой дизайн и захотите отправить файлы вашему производителю, платформа Altium 365™ упрощает сотрудничество и обмен проектами.

Мы только коснулись поверхности возможностей, которые открывает Altium Designer на Altium 365. Начните свою бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 уже сегодня.