【導讀】DDR3 SDRAM 全稱double-data-rate 3 synchronous dynamic RAM，即第三代雙倍速率同步動態隨機存儲器。雙倍速率（double-data-rate），是指時鐘的上升沿和下降沿都發生數據傳輸；同步，是指DDR3數據的讀取寫入是按時鐘同步的；動態，是指DDR3中的數據掉電無法保存，且需要周期性的刷新，才能保持數據；隨機，是指可以隨機操作任一地址的數據。
本文我們介紹下DDR3的基礎知識，涉及DDR3管腳信號、容量計算、重要參數介紹內容。
01 DDR3 SDRAM概述
DDR3 SDRAM 全稱double-data-rate 3 synchronous dynamic RAM，即第三代雙倍速率同步動態隨機存儲器。雙倍速率（double-data-rate），是指時鐘的上升沿和下降沿都發生數據傳輸；同步，是指DDR3數據的讀取寫入是按時鐘同步的；動態，是指DDR3中的數據掉電無法保存，且需要周期性的刷新，才能保持數據；隨機，是指可以隨機操作任一地址的數據。
以鎂光MT41K256M16RH-107為例（以下介紹均以此芯片為例），該芯片容量為512GB（4Gbit），器件內部功能模塊組成如圖1所示。
圖1、256M×16功能框圖
02 DDR3 SDRAM管腳介紹
圖2、×16芯片FBGA封裝管腳分布
由圖1和2圖所示，DDR3管腳根據不同的功能可以分為：數據組、地址組、控制組和電源組四大類型。
2.1 數據組：DQ[15:0]、UDQS/UDQS#、LDQS/LDQS#、UDM、LDM。
● DQ[15:0]：雙向信號，16位數據總線；
● UDQS/UDQS#、LDQS/LDQS#：雙向信號，數據選通信號，用于數據同步；
● UDM、LDM：數據屏蔽信號。
2.2 地址組：BA[2:0]、A[14:0]。
● BA[2:0]：Bank地址信號；
● A[14:0]：地址總線。
2.3 控制組：CK/CK#、CKE、CS#、RAS#、CAS#、WE#、RESET#、ODT、 ZQ#
● CK/CK#：時鐘信號，雙沿采樣DQ數據；
● CKE：時鐘使能信號；
● CS#：DDR3片選信號，低有效；
● RAS#：行選通信號；
● CAS#：列選通信號；
● WE#：寫使能信號；
● ODT：片上終端使能信號。DDR3芯片數據組是有片上端接的，無需外部端接，而控制信號和地址信號為保證信號完整性需要端接匹配；
● ZQ：校準管腳，下拉240Ω電阻到VSSQ。
2.4 電源組：
● VDD：電源電壓，1.5V±5%；
● VDDQ：DQ供電，1.5V±5%；
● VREFCA：控制、命令和地址參考電壓，電壓為VDD/2；
● VREFDQ：數據參考電壓，電壓為VDD/2；
03 DDR3 尋址及容量計算
3.1 DDR3數據尋址
圖3、DDR存儲陣列示意
如圖3所示，DDR3的內部是一個存儲陣列，類似一張二維表格，數據讀寫操作即對這個陣列進行操作。所謂尋址就是操作指定表格單元（圖中黃色單元格）所需的步驟，即讀寫某個表格單元，需要先指定一個行（Row），再指定一個列（Column）。這個表格通常稱為邏輯Bank，一個DDR3有多個Bank組成。
3.2 容量計算
以鎂光MT41K256M16RH-107為例。
圖4、DDR3地址組成
由圖4可以，Row address = 15bit，Column address = 10bit，Bank address = 3bit，則器件總存儲單元為：
2^15×2^10×2^3 = 2^28= 256M單元格，每個單元格為16bit，總計容量為：256M×16bit = 512MB（4Gbit）。
04 DDR3 關鍵參數解析
DDR3器件手冊給出了非常詳盡的參數介紹，里面有幾個非常重要的參數下面來介紹一下。
4.1 突發傳輸及突發長度
圖5、非連續突發讀操作
突發是指在同一行中相鄰的存儲單元連續進行數據傳輸的方式。如圖5所示，突發長度BL=8，即送出一次讀命令和讀地址，連續輸出8個數據。
另外，連續讀取操作，即控制好兩次突發讀間隔時間，即可實現連續讀輸出操作，如圖6所示，圖中需要控制好參數tCCD。
圖6、連續讀操作
4.2 CAS Latency（CAS潛伏期）
該參數又稱讀取潛伏期或列地址脈沖選通潛伏期，簡寫成CL，該參數以時鐘周期為單位，該參數表示從讀命令和地址有效發出后，數據穩定數據的延遲時鐘個數。如圖7所示，當CL=6時，有效數據在6個時鐘之后輸出。
圖7、讀延遲周期CL = 6
4.3 tRCD：RAS至CAS延遲
tRCD表示行地址選通脈沖到列地址選通脈沖延遲，如圖8所示，該參數以時鐘周期為單位。
圖8、讀操作
4.4 附加延遲（AL）
如圖8所示，AL = 5，CL = 6，由此讀操作有效數據在RL = AL + CL = 11個時鐘后輸出。
4.5 tRP預充電周期
圖9、tRP預充電周期
預充電有效周期，在發出預充電命令之后，要經過一段時間才能允許發送RAS行有效命令打開新的工作行。
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