LPDDR4-SDRAM対応プリント基板開発なら｜RITAエレクトロニクス株式会社

LPDDR4-SDRAM対応
プリント基板開発

課題

LPDDR4-SDRAM搭載のプリント基板を開発したい

自動車や産業機器など、様々な分野でDDR4やLPDDR4-SDRAMの採用が増えています。これを搭載するプリント基板を開発するためには、高速かつ低電圧に対応する技術が必要です。具体的には配線やビアが密集することが必須となる状況でクロストークの低減、電源品質を確保したパターン設計、また、3Gbit/sを超える伝送速度で信号波形を正しく観測する計測手法が課題です。

当社のご提案

この課題を解決するため、弊社では、LPDDR4-SDRAMに対応したプリント基板の設計や完成品のサポート(波形測定業務)を行っております。その基礎検討として、評価ボードを開発しましたので、この事例を紹介します。評価ボードは、弊社と業務提携先である株式会社システックとの共同開発品(プロジェクト名称:Jasper)です(図1)。

図１　LPDDR4-SDRAM評価ボード

1. 評価ボード: 今回開発したのは、システム・オン・モジュール、いわゆるSOMであり、メモリコントローラはNXP製のi.MX8M-miniで0.5mmピッチのBGAパッケージ、LPDDR4はマイクロン製で0.8×0.65mmピッチの200ボールパッケージのものです。このSOMはNXP製のベースボードと組み合わせて通信性能の評価が可能です。NXP製既存品と比較して、DRAMの大容量化(16bit品→32bit品)、板厚の変更(1.2mm→1.6mm)を行いました。また、クロストークの影響評価のためのパターン変更、層数削減(8層→6層)の可能性についても検証しています。

2. 評価結果

設計方法としては、DDR3等と比較して、タイミングマージンが少なくなります。層間やビア間のクロストークが小さくなるよう、層構成・配線引出し層を決定します。止むを得ない場合、同時動作シミュレーションを行います。また、デバイスへの電源供給はデバイスメーカーからZ11の上限が提示されている場合があり、パターン設計終了時にシミュレーションにて検証します(図2)。

図２　Z11シミュレーション結果

実機検証例として、LPDDR4デバイス内の配線分岐による反射の増加、板厚増加による、Z11の増加がありましたが、正常動作を確認しました。波形の実測については、プローブアダプターとスペーサーを用い、オシロスコープの観測点移動機能を用いることで、波形観測が可能です(図3)。この妥当性をシミュレーションとの比較にて確認しました。

図３　LPDDR4信号波形測定結果

LPDDR4実機検証に関する詳細資料、関連資料をご要望の方は、以下ダウンロードページより会員登録を行っていただきますようお願い申し上げます。また、クロストークの影響や層数削減の検証結果については、随時、更新していく予定です。

結果

LPDDR4-SDRAM評価ボードにて、安定動作を確認

LPDDR4検証用のボード(SOM)を独自に開発し、基板設計と波形実測手法を検討しました。既存のSOMと比較して、LPDDR4デバイス内の配線分岐による反射の増加、板厚増加による、Z11の増加がありましたが、正常動作を確認しました。波形の実測については、プローブアダプターとスペーサーを用い、オシロスコープの観測点移動機能を用いることで、波形観測が可能です。

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