深入解析Advantech AQD - D31GN16 - HC DDR3内存模块

在当今数字化的时代，内存模块作为计算机系统中至关重要的组成部分，其性能和特性直接影响着系统的运行效率。今天，我们就来深入探讨Advantech的240Pin DDR3 1.5V 1600 UDIMM 1GB内存模块——AQD - D31GN16 - HC。

文件下载：AQD-D31GN16-HC.pdf

一、产品概述

Advantech的这款内存模块采用128Mx16 bits的DDR3 SDRAM，封装形式为FBGA，并在240 - pin的印刷电路板上配备了一个2048 bits的串行EEPROM。它属于DDR3无缓冲双列直插式内存模块（Unbuffered DIMM），适用于插入240 - pin的边缘连接器插座。其同步设计能够利用系统时钟实现精确的周期控制，数据I/O事务可以在DQS的两个边沿进行。该模块的工作频率范围和可编程延迟使其适用于各种高带宽、高性能的内存系统应用。

二、产品特性

环保合规

该产品符合RoHS标准，体现了环保理念，满足现代电子设备对绿色环保的要求。

电源供应

支持JEDEC标准的1.35V（1.283V - 1.45V）和1.5V（1.425V - 1.575V）电源供应，VDDQ的电压范围同样为1.35V（1.28V - 1.45V）和1.5V（1.425V - 1.575V），为不同的系统需求提供了灵活的电源选择。

时钟频率与延迟

时钟频率为800MHz，对应1600Mb/s/Pin的数据传输速率。可编程的CAS延迟包括6、7、8、9、10、11；可编程的附加延迟（Posted / CAS）为0、CL - 2或CL - 1时钟；可编程的/CAS写延迟（CWL）在DDR3 - 1600模式下为8。

其他特性

具有8位预取功能，突发长度支持4和8；采用双向差分数据选通（Bi - directional Differential Data - Strobe）；通过ZQ引脚进行内部校准；具备ODT引脚实现片上终端；利用EEPROM进行串行存在检测和异步复位。

三、引脚识别

该模块的引脚众多，每个引脚都有其特定的功能，以下是部分关键引脚的介绍：	符号	功能
A0~A15, BA0~BA2	地址/存储体输入
DQ0~DQ63	双向数据总线
DQS0~DQS7	数据选通
/DQS0~/DQS7	差分数据选通
CK0, /CK0, CK1, /CK1	时钟输入（差分对）
CKE0, CKE1	时钟使能输入
ODT0, ODT1	片上终端控制线
/S0, /S1	DIMM等级选择线
/RAS	行地址选通
/CAS	列地址选通
/WE	写使能
DM0~DM7	数据掩码/高数据选通
VDD	核心电源供应
VDDQ	I/O驱动电源供应
V REF DQ	I/O参考电源
V REF CA	命令/地址参考电源
V DD SPD	SPD EEPROM电源供应
SA0~SA2	EEPROM的I2C串行总线地址选择
SCL	EEPROM的I2C串行总线时钟
SDA	EEPROM的I2C串行总线数据
VSS	接地
/RESET	设置DRAM已知状态
VTT	SDRAM I/O终端电源
NC	无连接

需要注意的是，CS1、ODT1、CKE1用于双列UDIMMs，单列式UDIMMs上为NC；CK1在双列UDIMMs中使用，单列式UDIMMs中不使用但需进行终端处理。

四、尺寸规格

该内存模块的尺寸单位为毫米，所有尺寸公差为±0.15mm（除非另有说明），具体尺寸文档中虽未详细给出图形，但明确了各部分的尺寸要求，这对于在设计主板时的空间布局和兼容性至关重要。

五、工作条件

温度条件

工作温度范围为0°C至85°C，这里的工作温度是指DRAM中心/顶部的表面温度，测量条件需参考JESD51 - 2标准。在这个温度范围内，所有DRAM规格都能得到支持。

绝对最大直流额定值

参数	符号	值	单位	备注
V DD相对于Vss的电压	VDD	- 0.4 ~ 1.975	V	1
V DDQ引脚相对于Vss的电压	VDDQ	- 0.4 ~ 1.975	V	1
任何引脚相对于Vss的电压	VIN, VOUT	- 0.4 ~ 1.975	V	1
存储温度	T STG	- 55 ~ + 100	°C	1,2

需要注意的是，超过“绝对最大额定值”的应力可能会对设备造成永久性损坏，且在这些条件下的功能操作并不被保证。存储温度同样是指DRAM中心/顶部的表面温度，测量条件参考JESD51 - 2标准。

交流和直流工作条件

推荐的直流工作条件包括不同电源电压的范围，如VDD和VDDQ在1.35V和1.5V时的具体电压范围，以及I/O参考电压（DQ和CMD/ADD）、交流和直流输入逻辑高/低电平的要求等。同时，VDDQ必须小于或等于VDD，VDDQ跟随VDD变化，交流参数在VDD和VDDQ连接在一起时测量，VREF上的峰 - 峰交流噪声偏差不得超过±1% VDD。

六、IDD规格参数

IDD值是在电压和温度的全工作范围内定义的，不同的工作模式下有不同的电流值，例如：	参数	符号	DDR3 1600 CL11	单位
操作单存储体激活 - 预充电电流	IDD0	168	mA
操作单存储体激活 - 读取 - 预充电电流	IDD1	220	mA
预充电掉电电流	IDD2P - 0	48	mA
预充电安静待机电流	IDD2Q	72	mA
预充电待机电流	IDD2N	64	mA
激活掉电电流	IDD3P	72	mA
激活待机电流	IDD3N	128	mA
操作突发读取电流	IDD4R	520	mA
操作突发写入电流	IDD4W	520	mA
突发刷新电流	IDD5B	688	mA
自刷新电流	IDD6	48	mA
自刷新温度电流（SRT - 启用）	IDD6ET	56	mA
操作存储体交错读取电流	IDD7	860	mA

需要注意的是，模块的IDD是根据特定品牌DRAM（4xnm）组件的IDD计算得出的，实际测量值可能会因DQ负载电容而有所不同。

七、时序参数与规格

不同速度下有一系列的时序参数要求，以DDR3 1600为例：	参数	符号	最小值	最大值	单位
平均时钟周期	tCK	1.25	< 1.5	ns
CK高电平宽度	tCH	0.47	0.53	tCK
CK低电平宽度	tCL	0.47	0.53	tCK
DQS, /DQS到DQ的偏移	tDQSQ	-	100	ps
DQ从DQS, /DQS的输出保持时间	tQH	0.38	-	tCK
DQ从CK, /CK的低阻抗时间	tLZ(DQ)	- 450	225	ps
数据到DQS, /DQS的建立时间	tDS	10	-	ps
数据到DQS, /DQS的保持时间	tDH	45		ps
DQ和DM每个输入的脉冲宽度	tDIPW	360	-	ps
DQS, /DQS读取前导码	tRPRE	0.9	-	tCK
DQS, /DQS差分读取后导码	tRPST	0.3	-	tCK
DQS, /DQS写入前导码	tWPRE	0.9	-	tCK
DQS, /DQS写入后导码	tWPST	0.3	-	tCK
DQS, /DQS低阻抗时间	tLZ(DQS)	- 450	225	ps
DQS, /DQS高阻抗时间	tHZ(DQS)	-	225	ps
DQS, /DQS差分输入低脉冲宽度	tDQSL	0.45	0.55	tCK
DQS, /DQS差分输入高脉冲宽度	tDQSH	0.45	0.55	tCK
DQS, /DQS上升沿到CK, /CK上升沿	tDQSS	- 0.27	+ 0.27	tCK
DQS, /DQS下降沿到CK, /CK上升沿的建立时间	tDSS	0.18	-	tCK
DQS, /DQS下降沿到CK, /CK上升沿的保持时间	tDSH	0.18	-	tCK
内部写入事务开始到内部读取命令的延迟	tWTR	Max (4tck, 7.5ns)	-
写入恢复时间	tWR	15	-	ns
模式寄存器设置命令周期时间	tMRD	4	-	tCK
/CAS到/CAS命令延迟	tCCD	4	-	nCK
自动预充电写入恢复 + 预充电时间	tDAL	tWR + tRP/tck nCK
1KB页面大小的激活到激活命令周期	tRRD	Max (4tck, 6ns)	-	ns
2KB页面大小的激活到激活命令周期	tRRD	Max (4tck, 7.5ns)	-
1KB页面大小的四个激活窗口	tFAW	30	-	ns
2KB页面大小产品的四个激活窗口	tFAW	40	-	ns
上电和复位校准时间	tZQinitl	512	-	tCK
正常操作全校准时间	tZQoper	256	-	tCK
正常操作短校准时间	tZQcs	64	-	tCK
退出自刷新到不需要锁定DLL的命令	tXS	Max (5tCK, tRFC + 10ns)	-
退出自刷新到需要锁定DLL的命令	tXSDLL	tDLL(min)	-	tCK
内部读取到预充电命令延迟	tRTP	Max (4tck, 7.5ns)	-
自刷新进入到退出时序的最小CKE低宽度	tCKESR	tCK(min) + 1tCK	-
带DLL退出掉电到任何有效命令	tXP	Max (3tCK, 6ns)	-
CKE最小脉冲宽度（高和低脉冲宽度）	tCKE	Max (3tCK, 5ns)
异步RTT开启延迟（掉电模式）	tAONPD	2	8.5	ns
异步RTT关闭延迟（掉电模式）	tAOFPD	2	8.5	ns
ODT开启	tAON	- 225	225	ps
ODT关闭	tAOF	0.3	0.7	tCK

这些时序参数对于确保内存模块与系统的正常通信和数据传输至关重要，电子工程师在设计时需要严格遵循这些参数要求。

八、串行存在检测规格

串行存在检测（SPD）提供了内存模块的详细信息，包括模块的容量、电压、延迟等参数。例如，字节0表示串行PD字节数/SPD设备大小/CRC覆盖范围；字节2表示DRAM设备类型为DDR3 SDRAM；字节6表示模块标称电压为1.5V等。通过读取SPD信息，系统可以自动配置内存模块的工作参数，实现最佳性能。

总结

Advantech的AQD - D31GN16 - HC DDR3内存模块具有丰富的特性和严格的规格要求，适用于各种高带宽、高性能的内存系统应用。电子工程师在设计和使用该模块时，需要充分了解其引脚功能、工作条件、时序参数等信息，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在实际应用中遇到过哪些与内存模块相关的问题呢？欢迎在评论区分享交流。