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SODIMM插槽電路設(shè)計(jì)01_嗶哩嗶哩_bilibili

SO-DIMM硬件電路設(shè)計(jì)

1、內(nèi)存條基本介紹

隨著軟件程序和硬件平臺(tái)的不斷升級(jí)，硬件和軟件都對(duì)內(nèi)存性能提出了更高要求，為了提高速度并擴(kuò)大容量，內(nèi)存以獨(dú)立的封裝形式出現(xiàn)，因而誕生了---內(nèi)存條。

DDR4內(nèi)存金手指變的彎曲了?

平直的內(nèi)存金手指插入內(nèi)存插槽后,受到的摩擦力較大,因此內(nèi)存存在難以拔出和難以插入的情況,為了解決這個(gè)問(wèn)題, DDR4將內(nèi)存下部設(shè)計(jì)為中間稍突出、邊緣收矮的形狀。在中央的高點(diǎn)和兩端的低點(diǎn)以平滑曲線(xiàn)過(guò)渡。這樣的設(shè)計(jì)既可以保證DDR4內(nèi)存的金手指和內(nèi)存插槽觸點(diǎn)有足夠的接觸面,信號(hào)傳輸確保信號(hào)穩(wěn)定的同時(shí),讓中間凸起的部分和內(nèi)存插槽產(chǎn)生足夠的摩擦力穩(wěn)定內(nèi)存。接口位置同時(shí)也發(fā)生了改變,金手指中間的“缺口”位置相比DDR3更為靠近中央。在金手指觸點(diǎn)數(shù)量方面,普通DDR4內(nèi)存有284個(gè),而DDR3則是240個(gè),每一個(gè)觸點(diǎn)的間距從1mm縮減到0.85mm。

如何選購(gòu)內(nèi)存條？（內(nèi)存條的引腳數(shù)、容量和存取速度等）

1. 臺(tái)式機(jī)的內(nèi)存和筆記本內(nèi)存是不通用的。
2. 內(nèi)存的頻段：DDR3代的內(nèi)存條頻率一般為1333MHz和1600MHz。DDR4代的內(nèi)存條頻率一般為2400MHz和2666MHz,如果主板支持,也可以選擇更高的如3200MHz的高頻條。

3、奇偶性：為了保證內(nèi)存存取數(shù)據(jù)的的準(zhǔn)確性，有些內(nèi)存條上有奇偶校驗(yàn)位，如3片或9片裝的內(nèi)存條。如果您對(duì)電腦運(yùn)行的準(zhǔn)確性要求很高，最好選擇有奇偶校驗(yàn)功能的內(nèi)存條。

4、價(jià)格：雖然新版本內(nèi)存條和舊版本內(nèi)存條相比，價(jià)格已經(jīng)大幅下降，但不同的品牌和性能，價(jià)格還是有一些差別，可根據(jù)自己的需要和預(yù)算情況選擇適合自己的價(jià)位。另外，購(gòu)買(mǎi)內(nèi)存時(shí)還須注意品牌和質(zhì)量。

5、DDR4的內(nèi)存和DDR3的內(nèi)存的DIMM槽是不一樣的。

確認(rèn)方式一：觀察主板上的內(nèi)存插槽,有的主板會(huì)在內(nèi)存插槽旁邊標(biāo)注類(lèi)型,同時(shí), DDR4內(nèi)存金手指中間的“缺口”也就是防呆口的位置相比DDR3更為靠近中央,這從插槽上的隔斷位置也能判斷;

確認(rèn)方式二：查閱主板參數(shù)說(shuō)明,在“內(nèi)存規(guī)格”部分能夠獲得更詳細(xì)的信息,包括主板所支持的內(nèi)存類(lèi)型、內(nèi)存插槽配置、所支持的最大內(nèi)存容量以及工作頻率等。

2、內(nèi)存條標(biāo)簽（僅了解）

3、DIMM基本介紹

DIMM全稱(chēng)Dual-Inline-Memory-Modules，中文名叫雙列直插式存儲(chǔ)模塊，是指奔騰CPU推出后出現(xiàn)的新型內(nèi)存條，它提供了64位的數(shù)據(jù)通道。

SODIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module),即小型雙列直插式內(nèi)存模塊。它是一種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)內(nèi)存模組。相對(duì)于DIMM來(lái)說(shuō)，SO-DIMM具有更小的外形尺寸(大致是正常DIMM尺寸的一半)。因此，SO-DIMM主要用于筆記本電腦、工控機(jī)等一些對(duì)尺寸有較高要求的使用場(chǎng)合。

SO-DIMM接口的DDR3內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)的是204Pin。

SO-DIMM接口的DDR4內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)的是260Pin。

DIMM條的多種型號(hào)可以參考下面鏈接：

?

4、常見(jiàn)的DIMM分類(lèi)及區(qū)別

目前使用的內(nèi)存條類(lèi)型（DIMM）主要有三種：U-DIMM、R-DIMM和LR-DIMM。

4.1、U-DIMM

U-DIMM：Unbuffered DIMM，不帶緩存的雙列直插內(nèi)存模塊。

4.2、R-DIMM

R-DIMM：Registered DIMM，帶寄存器的雙列直插內(nèi)存模塊。

4.3、LR-DIMM

LR-DIMM：Load Reduced DIMM，低負(fù)載雙列直插內(nèi)存模塊。

4.4、VLP RDIMM/VLP ECC UDIMM

全名：Very Low Profile RDIMM / ECC UDIMM （窄條）

特征：1、高度低于正常的DIMM? 2、占用空間更少，散熱更好，但不適合高密度模塊。

主要應(yīng)用：服務(wù)器（刀片）

4.5、U-DIMM、Reg-DIMM、LR-DIMM區(qū)別

UDIMM優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格低廉。其缺點(diǎn)在于容量和頻率較低，容量最大支持4GB，頻率最大支持2133 MT/s。此外，由于UDIMM只能在Unbuffered 模式工作，不支持服務(wù)器內(nèi)存滿(mǎn)配(最大容量)，無(wú)法最大程度發(fā)揮服務(wù)器性能。在應(yīng)用場(chǎng)景上，UDIMM不僅可用于服務(wù)器領(lǐng)域，同樣廣泛運(yùn)用于桌面市場(chǎng)。

5、SPD-串行檢測(cè)

SPD是SERIAL PRESENCE DETECT的縮寫(xiě)，中文意思是模組存在的串行檢測(cè)。

內(nèi)存條上存在一個(gè)EEPROM存儲(chǔ)芯片（The Serial Presence Detect ，SPD），容量通常為128B或256B，用于存儲(chǔ)改內(nèi)存條的一些基礎(chǔ)信息。主板需要這些信息進(jìn)行正確的配置，以便正常使用內(nèi)存條。

6、SO-DIMM的管腳定義(DDR3和DDR4 DIMM區(qū)別)

SO-DIMM的管腳可以分為電源線(xiàn)、時(shí)鐘和復(fù)位、數(shù)據(jù)線(xiàn)、地址線(xiàn)和控制線(xiàn)。

DDR3

DQ[63:0]：數(shù)據(jù)輸入輸出 ???????????????????????????????????????64根

DM[7:0]：數(shù)據(jù)掩碼線(xiàn) ???????????????????????????????????????????8根

DQS[7:0]、DQS[7:0]： 數(shù)據(jù)選通線(xiàn)?????????????????????????????? 16根

A[9:0]、A11、A[15:13]：地址輸入線(xiàn) ????????????????????????????14根

A10/AP：地址輸入/自動(dòng)預(yù)充電 ???????????????????????????????????1根

A12/BC ：地址輸入/突發(fā)傳輸 ????????????????????????????????????1根

CK0[1:0]、CK1[1:0]、CKE[1:0]：時(shí)鐘輸入與使能 ??????????????????6根

RAS、CAS：行列選通線(xiàn) ??????????????????????????????????????????2根

WE：寫(xiě)使能 ????????????????????????????????????????????????????1根

BA[2:0]：SDRAM Bank地址線(xiàn) ????????????????????????????????????3根

CS[1:0]：芯片選擇 ?????????????????????????????????????????????2根

SCL、SDA、SA[1:0]：SPD尋址和IIC通信線(xiàn) ????????????????????????4根

ODT[1:0]：終端電阻控制線(xiàn) ??????????????????????????????????????2根

RESET：復(fù)位引腳 ???????????????????????????????????????????????1根

EVENT：溫度事件引腳 ???????????????????????????????????????????1根

TEST、NC：保留，未接（1+2） ???????????????????????????????????3根

Vtt：端接電壓 ?????????????????????????????????????????????????2根

VDDSPD：SPD的電源??????????????????????????? ??????????????????1根

VDD/VSS：核心電源和IO電源（18+52） ??????????????????????????70根

VREFDQ/VREFCA：參考電壓 ???????????????????????????????????????2根

合計(jì)：88+16+25+75=204

DDR4?? SO-DIMM?? 260pin

DQ[63:0]：數(shù)據(jù)輸入輸出 ???????????????????????????????????????64根

DM/DBI[7:0]：數(shù)據(jù)掩碼線(xiàn) ???????????????????????????????????????8根

DQS[7:0]、DQS[7:0]： 數(shù)據(jù)選通線(xiàn)?????????????????????????????? 16根

CB[7:0]：DIMM ECC check bits??????????????????????????????? ???8根

A[9:0]、A[11: 13]地址輸入線(xiàn) ??????????????????????????????????12根

A10/AP：地址輸入/自動(dòng)預(yù)充電 ???????????????????????????????????1根

A12/ BC_n ：地址輸入/ burst chop突發(fā)中止 ??????????????????????1根

A14/ WE_n ：地址輸入/寫(xiě)使能 ???????????????????????????????????1根

A15/ CAS_n ：地址輸入/行選通線(xiàn) ????????????????????????????????1根

A16/ RAS_N ：地址輸入/列選通線(xiàn) ????????????????????????????????1根

CK0[1:0]、CK1[1:0]、CKE[1:0]：時(shí)鐘輸入與使能 ??????????????????6根

BA[1:0]：SDRAM Bank地址線(xiàn) ?????????????????????????????????????2根

SCL、SDA：IIC通信線(xiàn) ???????????????????????????????????????????2根

SA[2:0]：SPD尋址 ??????????????????????????????????????????????3根

ODT[1:0]：終端電阻控制線(xiàn) ??????????????????????????????????????2根

RESET：復(fù)位引腳 ???????????????????????????????????????????????1根

EVENT：溫度事件引腳 ???????????????????????????????????????????1根

TEST、NC：保留，未接（1+2） ???????????????????????????????????3根

BG[1:0]：Bank選擇?????????????????????????????? ???????????????2根

CS0_N、CS1_N：芯片選擇 ????????????????????????????????????????2根

CS2_N/C0/NC:芯片選擇/chip ID??????????????????????????? ????????1根

CS3_N/C1/NC:芯片選擇/chip ID???????????????????????????????? ???1根

ACT_n:命令激活信號(hào)???????????????????????????????????????? ?????1根

ALERT_n:報(bào)警信號(hào) ???????????????????????????????????????????????1根

Parity: 命令/地址信號(hào)的奇偶校驗(yàn)使能 ????????????????????????????1根

Vtt：端接電壓 ?????????????????????????????????????????????????1根

VDDSPD：SPD的電源????????????????????????????????????????????? 1根

VDD/VSS：核心電源和IO電源（19+94） ?????????????????????????113根

VREFCA：參考電壓 ??????????????????????????????????????????????1根

VPP：DRAAM激活供電。 ?????????????????????????????????????????2根

合計(jì)：96+17+29+118=260

6.1、電源線(xiàn)

對(duì)于電源電壓，DDR SDRAM系統(tǒng)要求4個(gè)電源，分別為VDDQ、VTT和VREF,VDDSPD。

管腳符號(hào)	類(lèi)型	描述
VDD	Supply	電源電壓 ?DDR3:1.5V??? DDR4:1.2V
VREFCA	Supply	控制、命令、地址的參考電壓。VDD/2
VREFDQ	Supply	數(shù)據(jù)的參考電壓。VDD/2
VSS	Supply	地。
VTT	Supply	地址、命令、控制、時(shí)鐘的端接電壓。VDD/2
VDDSPD	Supply	串行EEPROM正極電源，連接到連接器上的獨(dú)立電源引腳，支持3.0至3.6V(標(biāo)稱(chēng)3.3V)工作。
VPP	Supply	DRAM激活供電：2.5V

注意：

1、DDR3 SO-DIMM有VREFCA和VREFDQ

DDR4 SO-DIMM有VREFCA?

2、 DDR4 SO-DIMM才有VPP

3、新增了VDDSPD。

6.2、時(shí)鐘(2對(duì))

管腳符號(hào)	類(lèi)型	描述
CK0_t、CK0_c	Input	差分時(shí)鐘輸入。(所有的地址、控制、命令信號(hào)都是通過(guò)CK_t的上升沿與CK_c的下降沿進(jìn)行采樣的)
CK1_t、CK1_c	Input	差分時(shí)鐘輸入。(所有的地址、控制、命令信號(hào)都是通過(guò)CK_t的上升沿與CK_c的下降沿進(jìn)行采樣的)

6.3、數(shù)據(jù)組

管腳符號(hào)	類(lèi)型	描述
DQ(0-63)	I/O	數(shù)據(jù)輸入/輸出，雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)。
DML_B/ DBIL_B DMU_B/ DBIU_B	I/O	數(shù)據(jù)掩碼
DQS_t,DQS_c	I/O	數(shù)據(jù)選通信號(hào)
CB0-CB7	I/O	ECC校驗(yàn)位（內(nèi)存校錯(cuò)）

6.4、地址、控制

地址和控制信號(hào)沒(méi)有DQ的速度快，以時(shí)鐘的上升沿采樣，所以需要與時(shí)鐘走線(xiàn)保持等長(zhǎng)。

使用多片DDR的情況下，地址和控制信號(hào)為一驅(qū)多的關(guān)系，需要注意匹配方式。

地址

BA0 BA1 BA2	Input	Bank地址輸入。（bank address inputs） DDR3:BA[0-2] DDR4:BA[0-1]
A0-A9， A10/AP, A11, A12/BC_N, A13 A14/WE_N A15/CAS_N A16/RAS_N	Input	地址輸入。
BG0 BG1	Input	bank group address inputs Bank Group地址輸入

DDR3:A0-A15???? DDR4:A0-A16

控制

管腳符號(hào)	類(lèi)型	描述
CKE0 CKE1	Input	Active high。時(shí)鐘信號(hào)使能。通過(guò)此電平，可以控制芯片是否進(jìn)入低功耗模式。
CS0_n CS1_n CS2_n CS3_n	Input	片選。（DDR芯片使能）用于多個(gè)RANK時(shí)的RANK組選擇。 DDR3:CS[0-1] DDR4:CS[0-3]
ODT0 ODT1	Input	Active high。片上終端使能。
RESET_N	Input	復(fù)位，低有效。正常操作過(guò)程中，此信號(hào)為高電平。
EVENT_N	OUT (OPEN DRAIN )	Active Low。
SDA	I/O	這個(gè)雙向引腳用于將數(shù)據(jù)輸入或者輸出SPD EEPROM。SDA總線(xiàn)必須連接一個(gè)電阻到VDDSPD，作為上拉。
SCL	IN	這個(gè)雙向引腳用于將數(shù)據(jù)輸入或者輸出SPD EEPROM。SCL總線(xiàn)必須連接一個(gè)電阻到VDDSPD，作為上拉。
SA0 SA1 SA2	Input	Active Low（device address for the SPD）
Parity	IN	命令/地址信號(hào)的奇偶校驗(yàn)使能，可通過(guò)寄存器禁用或者使能。
ACT_N	IN	命令激活信號(hào)，這個(gè)信號(hào)為低電平時(shí)，可以通過(guò)A[14:16]地址信號(hào)線(xiàn)選擇激活命令的行地址。為高電平時(shí)，Address信號(hào)線(xiàn)正常使用。
ALERT_N	OUT	（Alert output） 報(bào)警信號(hào)，若命令/地址出現(xiàn)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤或者CRC錯(cuò)誤，該P(yáng)IN腳拉低，告知DDR控制器。

看參考資料《4_20_19R18 UDIMM》

看參考資料《4_20_20R18 RDIMM》

7、SO-DIMM設(shè)計(jì)要點(diǎn)18條（★）

8、硬件實(shí)戰(zhàn)設(shè)計(jì)?（★）

8.1、K7-SODIMM-DDR3內(nèi)存條接口硬件實(shí)戰(zhàn)

8.2、ZCU102-XCZU9EG-FFVB1156-DDR4內(nèi)存條接口硬件實(shí)戰(zhàn)

8.3、ZCU111-XCZU28DR-FFVG1517-DDR4內(nèi)存條接口硬件實(shí)戰(zhàn)

9、DIMM? PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)（參考DDR3和DDR4）

封裝注意！！！

//視頻鏈接

DDR4 SODIMM的N種PCB封裝（正向&反向&距離）_嗶哩嗶哩_bilibili

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9.1、DDR3\DDR4 DIMM條介紹

以當(dāng)下最流行的DDR4 DIMM為例進(jìn)行說(shuō)明。

DDR4 DIMM網(wǎng)絡(luò)分組如下表所示：

1）數(shù)據(jù)線(xiàn)：DQ63-DQ0、ECC7-ECC0、DQSP/N17-DQSP/N0、DBI/DCI；

2）時(shí)鐘線(xiàn)：兩對(duì)CLKP/N；

3）地址線(xiàn)：ADD17、ADD13- ADD0、BANK1、BANK0；

4）控制和命令：RAS、CAS、WE、BG、CKE、ODT、CS、BG等；

5）其他雜線(xiàn)：SDA、SCL、RST、ACT等。

9.2、DDR3\DDR4 DIMM條布局通用設(shè)計(jì)要求

DDR3\DDR4 DIMM條設(shè)計(jì)主要參考DEMO板，由于存在不同DIMM的數(shù)量，設(shè)計(jì)并不能全部COPY，但大體可參考DEMO板進(jìn)行設(shè)計(jì)，PCB布局注意事項(xiàng)：

1）從CPU到DIMM的DDR4區(qū)域不要有其他任意電路模塊放置；

2）兩條DIMM的中心距離為7.5mm～9.4mm之間；

3）一般使用插裝的DIMM插座，也有使用貼裝的DIMM插座；

4）兩個(gè)DIMM中間正面可以放置VDDIO濾波電容，禁止背面放置；

5）Top層需要布錢(qián)，一般情況下高CPU最近的DIMM通過(guò)Top層直接與CPU連接，當(dāng)然也有CPU最外層的管腳連接到不同的DIMM；

6）同一個(gè)通道的兩條DIMM相鄰布局放置；

7）布局主要參照DEMO板設(shè)計(jì)。

9.3、DDR3\DDR4 DIMM條布線(xiàn)通用設(shè)計(jì)要求

1）DDR3\DDR4 DIMM注意等長(zhǎng)。

2）DDR3\DDR4 DIMM信號(hào)線(xiàn)間距大于6mil。

3）在空間允許的情況下，在DIMM條各DQS和DQ信號(hào)焊盤(pán)附近增加GND回流地過(guò)孔；

4）在DIMM條連接器處，地址、控制、時(shí)鐘等附近只有DDR3\DDR4電源管腳而沒(méi)有地管腳時(shí)，應(yīng)以該DDR3\DDR4電源作為參考平面，而DQS和DQ信號(hào)線(xiàn)只能參考地平面。

5）禁止將VREF, VTT作為信號(hào)的參考平面，雖然VREF和VTT電壓相同，但VTT的噪聲比較大，建議將VREF, VTT分開(kāi)為不同的網(wǎng)絡(luò)，從不同的電源或者通過(guò)分壓電路進(jìn)行供電。

10、拓展

10.1、Molex更新DDR4 DIMM插座提供多種改進(jìn)

10.2、內(nèi)存條相關(guān)常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

1、無(wú)法正常開(kāi)機(jī)

2、計(jì)算機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定

3、混插后內(nèi)存容量識(shí)別不正確

4、電腦無(wú)法正常啟動(dòng)

5、電腦選擇了與主板不兼容的內(nèi)存條

10.3、一般 DIMM 插槽安裝準(zhǔn)則

詳細(xì)內(nèi)容參考視頻講解