看看电源噪声对信号质量的影响
一、写在文前
目前对于ddr4、ddr5等并行信号，信号速率越来越高，电源性能要求也越来越高，今天我们就来看看电源噪声对信号质量的影响；
先来看下面的一组dq 信号，信号速率为2400mbps，眼图如下：
从眼图来看，还是不错的，但是现在对于ddr信号而言，除了信号单通道的影响外，还有一些其他影响，比如临近线的串扰，在上图信号的基础上，增加了一个临近线的串扰，眼图如下：
可以看到，眼图恶化了不少，上面这只是其中一条表层微带线的影响，平行走线为400mil，线间距为2*w（中心距）；
当然这不是本文的重点，本文的重点是讨论一下电源对信号的影响；
二、ddr4-2400信号电源联合仿真
为了对比，我们设计了两组电源系统（以下用pdn1、pdn2代替），包含了die_model、pkg、pcb以及vrm的rl等效模型；其各自的pdn阻抗曲线对比如下：
可以很明显看出，pdn1的阻抗曲线在15mhz和50mhz处有较大谐振，阻抗值已经达到了0.1ohm，而pdn2的阻抗则比较平坦，且都保持在0.01ohm以下；
对于pdn1的电源系统，很容易产生比较大的噪声，而ddr4这种多端口并行链路很容易产生同步跳变电流，从而作用在pdn1这样的系统中，进而产生电源噪声，影响芯片电路和信号；
我们用下图的脉冲电流加载pdn1和pdn2的die端，观察噪声情况：
可以看到两个电源系统产生的噪声差异非常大，pdn1的噪声更大；
两个系统的q值比较如下：
可以看到 ，pdn1系统的阻抗值不仅大，而且q值非常高；
下面我们在power-aware当中实际跑一下信号、电源的联合仿真，来看一下电源对信号的影响，我们运行的ddr4为2400mbps、64bit、8颗mem芯片；
在没有考虑电源的影响时，眼图如下：
可以看到，控制器和ddr芯片的电源是恒定的1.2v，此时眼图还算比较干净，和之前我们仿真的有一个临近线串扰的眼图基本一致；
接下来看一下在pdn1系统下的信号质量：
可以看到，此时，电源已不再是恒定的1.2v，而是有了噪声，而此时的dq眼图也变差很多；
我们为了对比，再在pdn2上面运行，结果如下：
无论是电源噪声，还是眼图质量都是比pdn1要好的，可见电源对于信号的影响是非常大的，尤其对于ddr这么多的并行端口同时反转时导致的sso，而且ddr信号本身的敏感度也在提升，所以单纯的考虑信号本身的影响已经不够谨慎。
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从眼图来看，还是不错的，但是现在对于ddr信号而言，除了信号单通道的影响外，还有一些其他影响，比如临近线的串扰，在上图信号的基础上，增加了一个临近线的串扰，眼图如下：
可以看到，眼图恶化了不少，上面这只是其中一条表层微带线的影响，平行走线为400mil，线间距为2*w（中心距）；
当然这不是本文的重点，本文的重点是讨论一下电源对信号的影响；
二、ddr4-2400信号电源联合仿真
为了对比，我们设计了两组电源系统（以下用pdn1、pdn2代替），包含了die_model、pkg、pcb以及vrm的rl等效模型；其各自的pdn阻抗曲线对比如下：
可以很明显看出，pdn1的阻抗曲线在15mhz和50mhz处有较大谐振，阻抗值已经达到了0.1ohm，而pdn2的阻抗则比较平坦，且都保持在0.01ohm以下；
对于pdn1的电源系统，很容易产生比较大的噪声，而ddr4这种多端口并行链路很容易产生同步跳变电流，从而作用在pdn1这样的系统中，进而产生电源噪声，影响芯片电路和信号；
我们用下图的脉冲电流加载pdn1和pdn2的die端，观察噪声情况：
可以看到两个电源系统产生的噪声差异非常大，pdn1的噪声更大；
两个系统的q值比较如下：
可以看到 ，pdn1系统的阻抗值不仅大，而且q值非常高；
下面我们在power-aware当中实际跑一下信号、电源的联合仿真，来看一下电源对信号的影响，我们运行的ddr4为2400mbps、64bit、8颗mem芯片；
在没有考虑电源的影响时，眼图如下：
可以看到，控制器和ddr芯片的电源是恒定的1.2v，此时眼图还算比较干净，和之前我们仿真的有一个临近线串扰的眼图基本一致；
接下来看一下在pdn1系统下的信号质量：
可以看到，此时，电源已不再是恒定的1.2v，而是有了噪声，而此时的dq眼图也变差很多；
我们为了对比，再在pdn2上面运行，结果如下：
无论是电源噪声，还是眼图质量都是比pdn1要好的，可见电源对于信号的影响是非常大的，尤其对于ddr这么多的并行端口同时反转时导致的sso，而且ddr信号本身的敏感度也在提升，所以单纯的考虑信号本身的影响已经不够谨慎。
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