ddr3 sdram內(nèi)存的總線速率達(dá)到600 mbps to 1.6 gbps (300 to 800 mhz)，1.5v的低功耗工作電壓，采用90nm制程達(dá)到2gbits的高密度。這個(gè)架構(gòu)毫無(wú)疑問更快、更大，每比特的功耗也更低，但是如何實(shí)現(xiàn)fpga和ddr3 sdram dimm條的接口設(shè)計(jì)呢？
　　
　　關(guān)鍵字：均衡（leveling）

　　如果fpga i/o結(jié)構(gòu)中沒有包含均衡功能，那么它與ddr3的連接將會(huì)很復(fù)雜，需要有很多外圍器件包括延遲線及相關(guān)控制。

均衡的定義和重要性

　　為了提高高速電路的信號(hào)完整性，jedec通過時(shí)鐘和命令/地址線定義了fly-by端接方案，它通過在時(shí)鐘和數(shù)據(jù)間人為的加入走線擺率（flight-time skew）來(lái)降低共同切換噪聲（ssn）。

　　走線擺率可以達(dá)到0.8tck，這個(gè)寬度導(dǎo)致無(wú)法確定在哪兩個(gè)時(shí)鐘周期獲取數(shù)據(jù)，因此，jedec為ddr3定義了校準(zhǔn)功能，它可以使控制器通過調(diào)整每byte的時(shí)序來(lái)補(bǔ)償走線擺率。

　　目前的fpga在連接雙倍速sdram內(nèi)存時(shí)都有很多功能，但是如何與最新的ddr3連接還需要一個(gè)新的調(diào)整方案。

fpga i/o結(jié)構(gòu)

　　高性能的altera stratix iii 系列fpga的i/o速率最高可以達(dá)到400mhz（800mbps）。

讀均衡

　　讀操作時(shí)內(nèi)存控制器必須補(bǔ)償fly-by內(nèi)存拓?fù)渌鸬难訒r(shí)，此時(shí)不僅僅要考慮數(shù)據(jù)通路上的i/o延時(shí)，還需要1t（用來(lái)保存一個(gè)完整雙數(shù)據(jù)周期數(shù)據(jù)的寄存器）和負(fù)沿寄存器來(lái)對(duì)準(zhǔn)和調(diào)整所有的數(shù)據(jù)。每一個(gè)dqs需要獨(dú)立去調(diào)整resync時(shí)鐘的相移。

　　最初，每一個(gè)獨(dú)立的dqs看上去相移90°并捕獲到相應(yīng)的dq數(shù)據(jù)；接下來(lái)，一個(gè)自由振蕩resync時(shí)鐘將數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)從捕獲區(qū)轉(zhuǎn)移到均衡電路，此時(shí)每一個(gè)dqs組有獨(dú)立的resynd時(shí)鐘。

　　然后，dq數(shù)據(jù)進(jìn)入1t寄存器。此時(shí)1t寄存器就可以對(duì)特定dqs組的dq數(shù)據(jù)按照需要進(jìn)行延時(shí)處理，對(duì)于給定通道是否進(jìn)行處理可以由phy ip核中的均衡方案自動(dòng)確定。

　　最后，所有dqs組進(jìn)入負(fù)沿寄存器。同樣的，由自動(dòng)均衡方案可確定有哪些寄存器參與工作。至此，可以把上下兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)同步在同一個(gè)resync時(shí)鐘上，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)源同步的接口，fpga可以得到一個(gè)完全對(duì)齊或均衡的單速率數(shù)據(jù)。

寫均衡

　　寫均衡和讀過程方向相反，過程類似。dqs組為了統(tǒng)一時(shí)鐘在不同時(shí)刻啟動(dòng)工作，它們必須滿足tdqss參數(shù)±0.25 tck�？刂破魍ㄟ^建立反饋回路來(lái)調(diào)整dqs-to-ck的關(guān)系，數(shù)據(jù)捕獲點(diǎn)為了最佳建立和保持時(shí)間就在寫周期的中間位置。

fpga i/o的其它創(chuàng)新點(diǎn)

　　高端fpga在i/o特性上還有許多創(chuàng)新點(diǎn)可以用來(lái)簡(jiǎn)化和增強(qiáng)內(nèi)存接口設(shè)計(jì)，比如動(dòng)態(tài)片內(nèi)端接（oct），可變i/o延時(shí)以及半數(shù)據(jù)率功能。

　　fpfa 晶圓和封裝的設(shè)計(jì)必須考慮到在高速內(nèi)存接口設(shè)計(jì)時(shí)所需的信號(hào)完整性。另外，fpga除了具有可編程的驅(qū)動(dòng)能力來(lái)匹配不同的標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)該能夠提供動(dòng)態(tài)的oct和可變擺率，以此來(lái)管理信號(hào)的上升和下降時(shí)間。

結(jié)論

　　ddr3在未來(lái)即將超越ddr2的使用，高端fpga提供的低成本、高效能、高密度和良好的信號(hào)完整性方案必須滿足jedec讀寫均衡要求。