アルテラの Stratix® および Stratix GX デバイスは、400 Mbps (200 MHz) を上回るスピードでダブル・データ・レート (DDR) SDRAM メモリにインタフェースすることをハードウェアで検証されます。この Web ページでは、Stratix FPGA と Micron 社製 184 ピン、バッファなしのデュアル・イン・ライン・メモリ・モジュール (DIMM) 間で実行されるシステム・レベルの DDR SDRAM インタフェースの概要を示します。
システム・テスト結果の概要は、以下のとおりです。
- システム性能はワースト・ケース条件（低電圧、高温度、リード・オール・ライト・オール・コンフィギュレーション、Mictor コネクタおよびデバイス・ソケットを含むノイズの多い信号パス）で 400 Mbps を上回る
- 標準（標準条件の電圧および温度）動作条件でのシステム性能は約 440 Mbps
- テスト波形はシミュレーション波形と十分な相関が取れている
実験用セットアップ
表 1 に Stratix および Micron社製 DDR SDRAM テストのテスト条件を示します。
| 表 1. Stratix DDR SDRAM インタフェース・テストの実験用セットアップ | |
| テスト・セットアップ・パラメータ |
説明 |
| メモリ仕様 |
Micron 184 ピン DIMM、パーツ # MT16VDDT3264AG-403B |
| DDR SDRAM コントローラ |
アルテラ DDR SDRAM コントローラ IP |
| Stratix デバイス |
EP1S25F780C5 |
| 電圧 | ワースト・ケース、標準ケース、およびベスト・ケース条件 (1) |
| 温度 | ワースト・ケース、標準ケース、およびベスト・ケース条件 (1) |
- ワースト・ケース：高温 (85℃) および低電圧 (標準のVCC - 5%)
標準ケース：室温および標準の VCC
ベスト・ケース：低温度 (0℃) および高電圧 (標準の VCC + 5%)
図 1 および図 2 に Stratix DDR SDRAM 実験用のボードのセットアップを示します。Stratix EP1S25F780C5 デバイスがマザーボード裏面のソケットに実装されています。ドータ・ボードは 4 個の 184-pin DIMM ソケットを装備し、Mictor コネクタを介してマザーボードに接続されています。
図 1. Stratix/DDR SDRAM 実験用ボード・セットアップ、上面図
図 2. ドータ・ボードの底面図
デザイン・ファイル
図 3 に Stratix FPGA と Micron社製 DDR DIMM 間の相互接続性の検証に使用されるデザインのブロック図を示します。
DDR コントローラ IP (Intellectual Property) ブロックは、アルテラの DDR SDRAM コントローラ MegaCore® 機能で構成されています。お客様は、無償バージョンのソフトウェアをダウンロードして、このコントローラを評価することができます。
リニア・フィードバック・シフト・レジスタ (LFSR) ライト・データ・ジェネレータ・ブロックは、メモリに書き込むランダム・データを生成します。
ユーザ・ロジックはリード・データがライト・データと同じかどうか検証します。コンパレータのマッチ・フラグが出力ピンに接続され、Lecroy スコープで観測されます。コンパレータの両入力が同じときは、マッチ・フラグがロジック・レベル High に切り替わります。
図 3. ブロック図
実験結果
システム性能の測定
以下の表に、PRBS-8 パターン送受信時におけるシステム性能測定値の fMAX の結果を示します。
|
表 2. システム性能の測定値 | |||
|
周囲温度 (1) |
VCC (1) |
ライト・オール、リード・オール |
ライト・リード |
|
70° C |
Nom – 5% (2) |
410.8 |
413.2 |
|
Nom (2) |
413.6 |
419.4 | |
|
Nom + 5% (2) |
419.2 |
426.4 | |
|
25° C |
Nom – 5% (2) |
425.2 |
430.8 |
|
Nom (2) |
434.2 |
440.6 | |
|
Nom + 5% (2) |
437.4 |
443.8 | |
|
0° C |
Nom – 5% (2) |
433.2 |
437.6 |
|
Nom (2) |
435 |
444.2 | |
|
Nom + 5% (2) |
438.6 |
450.2 | |
注：
- 電圧と温度のバリエーションは、DDR DIMM と Stratix デバイスの両方に適用されます。
- 電圧値は以下の通り：
- Nom – 5%: VCC = 1.425V, VDD = 2.55V
- Nom: VCC = 1.5V, VDD = 2.65V
- Nom + 5%: VCC = 1.575V, VDD = 2.75V
システム性能テスト結果の要約
以下は Stratix FPGA と Micron DDR SDRAM DIMM 間でのシステム・テストの要約です。
- システム性能はワースト・ケース条件（低電圧、高温度、リード・オール／ライト・オール・コンフィギュレーション、Mictor コネクタおよびデバイス・ソケットを含むノイズの多い信号パス）で 400 Mbps を上回る
- 標準動作条件でのシステム性能は約 440 Mbps
シミュレーションとの相関関係
テスト結果はシミュレーション結果と比較され、シミュレーションとシリコン測定値との相関関係がチェックされます。図 4 は｢ライト｣トランザクションにおける DQ 信号および DQS 信号のシミュレーション波形と測定波形を比較したものです。両方の波形の縮尺は同じです。シミュレーション波形とハードウェア・テストでの実際の波形の間では十分な相関が取れています。
図 4. ｢ライト｣トランザクションでの DQ 信号および DQS 信号のシミュレーション波形と測定波形の比較
