1GB/2GB 240 - Pin DDR3 SDRAM UDIMM 技术解析

在当今的电子设备中，内存模块的性能和稳定性至关重要。Micron 的 1GB 和 2GB 240 - Pin DDR3 SDRAM UDIMM 以其出色的性能和可靠性，在市场上占据了一席之地。本文将对这款内存模块进行详细的技术解析，希望能为电子工程师们在设计和应用中提供有价值的参考。

文件下载：MT8JTF12864AY-1G4D1.pdf

一、产品概述

Micron 的 MT8JTF12864A（1GB）和 MT8JTF25664A（2GB）DDR3 SDRAM 模块采用 x64 配置，是高速的 CMOS 动态随机访问内存模块。它们内部使用 8 银行的 1Gb 和 2Gb DDR3 SDRAM 设备，具备双数据速率架构，能实现高速运行。

二、产品特性

2.1 基本特性

• 引脚与接口：采用 240 - pin 无缓冲双列直插式内存模块（UDIMM），支持 DDR3 功能和操作。
• 数据传输速率：提供 PC3 - 10600、PC3 - 8500 或 PC3 - 6400 等快速数据传输速率。
• 容量选择：有 1GB（128 Meg x 64）和 2GB（256 Meg x 64）两种容量可供选择。
• 电压要求：VDD = VDDQ = +1.5 V ± 0.075 V，VDDSPD = +3.0 V 到 +3.6 V。
• 稳定性设计：具备复位引脚，可提高系统稳定性；采用标称和动态片内终端（ODT）技术，用于数据、选通和掩码信号。
• 其他特性：单通道设计，通过模式寄存器集（MRS）实现固定突发长度（BC）为 4 和突发长度（BL）为 8；可调节数据输出驱动强度；配备串行存在检测（SPD）EEPROM；采用镀金边缘触点，无铅设计；采用 Fly - by 拓扑结构，终端控制、命令和地址总线。

2.2 选项特性

• 工作温度：有商业级（0°C ≤ TA ≤ +70°C）和工业级（–40°C ≤ TA ≤ +85°C）两种选择。
• 封装形式：240 - pin DIMM（无铅）。
• 频率/CAS 延迟：提供多种频率和 CAS 延迟组合，如 1.5ns @ CL = 9（DDR3 - 1333）等。

三、关键参数

3.1 关键时序参数

不同的数据速率对应着不同的 tRCD、tRC 和 tRP 等时序参数，具体如下表所示：	Data Rate (MT/s)	tRCD (ns)	tRC (ns)	CL = 10	CL = 9	CL = 8	CL = 7	CL = 6	CL = 5	Speed Grade	Nomenclature Industry	tRP (ns)
-1G4	PC3 - 10600	1333	1333	1066	1066	800	–	13.5	13.5	49.5
-1G3	PC3 - 10600	1333	1066	800	–	15	15	51
-1G1	PC3 - 8500	1066	1066	800	–	13.125	13.125	50.625
-1G0	PC3 - 8500	–	1066	800	15	15	52.5
-80C	PC3 - 6400	–	–	–	800	800	12.5	12.5	50
-80B	PC3 - 6400	–	–	–	–	800	–	15	15	52.5

3.2 寻址参数

Parameter	1GB	2GB
Refresh count	8K	8K
Row address	16K (A[13:0])	32K (A[14:0])
Device bank address	8 (BA[2:0])	8 (BA[2:0])
Device configuration	1Gb (128 Meg x 8)	2Gb (256 Meg x 8)
Column address	1K (A[9:0])	1K (A[9:0])
Module rank address	1 (S0#)	1 (S0#)

3.3 部件编号和时序参数

不同容量的模块有对应的部件编号和时序参数，例如 1GB 模块的 MT8JTF12864A(I)Y - 1G4__，其模块密度为 1GB，配置为 128 Meg x 64，模块带宽为 10.6 GB/s，内存时钟/数据速率为 1.5ns/1333 MT/s，时钟周期为 9 - 9 - 9。2GB 模块也有类似的参数对应。

四、引脚分配与描述

4.1 引脚分配

240 - Pin DDR3 UDIMM 分为前后两面，每个引脚都有特定的功能，如 VREF DQ、DQ0、CK0 等。需要注意的是，引脚 172 对于 1GB 模块为 NC，对于 2GB 模块为 A14。

4.2 引脚描述

不同的引脚符号代表不同的功能，例如：

• A[14:0]：地址输入，用于提供行地址、列地址和自动预充电位等。
• BA[2:0]：银行地址输入，定义设备银行。
• CK[1:0], CK0#[1:0]：时钟输入，用于采样控制、命令和地址信号。
• CKE0：时钟使能，激活或停用 DDR3 SDRAM 的时钟电路。
• DM[7:0]：输入数据掩码，用于写数据的掩码。
• ODT0：片内终端，启用 DDR3 SDRAM 内部的终端电阻。
• RAS#, CAS#, WE#：命令输入，定义输入的命令。
• RESET#：复位输入，异步操作。
• SA[2:0]：存在检测地址输入，用于配置 SPD EEPROM 地址范围。
• SCL：存在检测的串行时钟，用于同步数据传输。
• S0#：芯片选择，启用或禁用命令解码器。
• DQ[63:0]：数据输入/输出，双向数据总线。
• DQS[7:0], DQS#[7:0]：数据选通，用于源同步操作。
• SDA：串行存在检测数据，用于传输地址和数据。
• VDD：电源供应，1.5V ±0.075V。
• VDDSPD：串行 EEPROM 正电源供应，+3.0V 到 +3.6V。
• VREF DQ：参考电压，DQ 和 DM 为 VDD / 2。
• VREF CA：参考电压，控制、命令和地址为 VDD / 2。
• VSS：供应地。
• VTT：终端电压，用于控制、命令和地址，为 VDD / 2。
• NC：未连接引脚。

五、功能框图

每个 DDR3 组件的 ZQ 球连接到一个外部 240Ω ±1% 的电阻，该电阻接地，用于组件的 ODT 和输出驱动器的校准。

六、工作原理

6.1 双数据速率架构

DDR3 SDRAM 模块采用双数据速率架构，本质上是 8n - 预取架构，接口设计为每个时钟周期在 I/O 引脚传输两个数据字。一次读写访问在内部 DRAM 核心为一个 8n 位宽、一个时钟周期的数据传输，在 I/O 引脚为八个相应的 n 位宽、半个时钟周期的数据传输。

6.2 数据选通信号

差分数据选通（DQS, DQS#）与数据一起外部传输，用于 DDR3 SDRAM 输入接收器的数据捕获。写操作时，DQS 与数据中心对齐；读操作时，读数据由 DDR3 SDRAM 传输并与数据选通边缘对齐。

6.3 时钟与信号注册

DDR3 SDRAM 模块由差分时钟（CK 和 CK#）操作，CK 上升和 CK# 下降的交叉点为 CK 的正边缘。控制、命令和地址信号在 CK 的每个正边缘注册，输入数据在 DQS 的两个边缘注册，输出数据参考 DQS 和 CK 的两个边缘。

6.4 Fly - By 拓扑结构

为了提高信号质量，时钟、控制、命令和地址总线采用 Fly - By 拓扑结构，每个 DRAM 上的时钟、控制、命令和地址引脚连接到单个迹线并终端，而不是树状结构。通过利用 DDR3 的写均衡功能，可以轻松解决时钟和 DQS 信号之间的时序偏移问题。

6.5 串行存在检测 EEPROM 操作

DDR3 SDRAM 模块集成了串行存在检测功能，SPD 数据存储在 256 字节的 EEPROM 中。前 128 字节由 Micron 编程，符合 JEDEC 规范 JC - 45 “附录 X：DDR3 SDRAM 模块的串行存在检测（SPD）”，用于识别模块特定的时序参数、配置信息和物理属性。用户可以将特定信息写入剩余的 128 字节存储区。系统与 EEPROM 之间的读写操作通过标准的 (I^{2} C) 总线进行，使用 DIMM 的 SCL（时钟）和 SDA（数据）信号，以及 SA[2:0] 提供八个唯一的 DIMM/EEPROM 地址。写保护（WP）连接到 VSS，永久禁用硬件写保护。

七、电气规格

7.1 绝对最大额定值

Symbol	Parameter	Min	Max	Units
VDD	VDD 供应电压相对于 VSS	–0.4	+1.975	V
VIN, VOUT	任何引脚相对于 VSS 的电压	–0.4	+1.975	V
II	输入泄漏电流；任何输入 0V ≤ VIN ≤ VDD；VREF 输入 0V ≤ VIN ≤ 0.95V（所有其他未测试引脚 = 0V）	Address inputs, RAS#, CAS#, WE#, S#, CKE, ODT, BA, CK, CK#	–16	+16	µA
	DM	–2	+2
IOZ	输出泄漏电流；0V ≤ VOUT ≤ VDDQ；DQ 和 ODT 禁用	DQ, DQS, DQS#	–5	+5	µA
IVREF	VREF 泄漏电流；VREF = 有效 VREF 电平	–8	+8	µA

7.2 工作条件

Symbol	Parameter	Min	Max	Units
IVTT	来自 VTT 的终端参考电流	–600	+600	mA
VTT	终端参考电压 – 命令地址总线	–0.483 × VDD	+0.517 × VDD	V
TA	模块环境工作温度	商业级：0	商业级：+70	°C
		工业级：–40	工业级：+85	°C
TC	DDR3 SDRAM 组件外壳工作温度	商业级：0	商业级：+85	°C
		工业级：–40	工业级：+95	°C

7.3 DRAM 工作条件

推荐的 AC 工作条件在 DDR3 组件数据手册中给出，组件规格可在 Micron 的网站上获取。模块速度等级与组件速度等级相关，如下表所示：	Module Speed Grade	Component Speed Grade
-1G4	-15E
-1G3	-15
-1G1	-187E
-1G0	-187
-80C	-25E
-80B	-25

7.4 IDD 规格

不同容量的模块在不同数据速率下有不同的电流消耗，如 1GB 模块和 2GB 模块在不同操作模式下的电流值都有详细规定。

7.5 串行存在检测 EEPROM 规格

包括 DC 工作条件和 AC 工作条件，如供应电压、输入输出电压、电流等参数都有具体要求。

八、设计考虑

8.1 仿真

Micron 鼓励设计师对系统的内存总线信号特性进行仿真，以确保整个内存系统的信号完整性。虽然 Micron 内存模块通过精心设计的终端、受控板阻抗、布线拓扑、迹线长度匹配和去耦来优化信号完整性，但良好的信号完整性始于系统级设计。

8.2 电源

工作电压在 DRAM 处指定，而不是在模块的边缘连接器处。设计师必须考虑预期功率水平下的系统电压降，以确保维持所需的供应电压。

九、总结

Micron 的 1GB 和 2GB 240 - Pin DDR3 SDRAM UDIMM 是一款性能出色、功能丰富的内存模块。在设计过程中，工程师们需要充分考虑其各项特性、参数和工作条件，合理进行仿真和电源设计，以确保系统的稳定性和性能。同时，对于串行存在检测 EEPROM 的操作和管理也需要给予足够的重视，以实现模块的最佳性能。大家在实际应用中是否遇到过类似内存模块的问题呢？欢迎在评论区分享交流。