DDR5 Simulation Challenges

JEDEC在DDR5中規範了DFE (Decision Feedback Equalizer)的使用，間接(我認為蠻直接的)的告訴大家，之後DDR的模型需要可以考慮EQ，當下大家都把矛頭指向在SerDes行之有年的IBIS-AMI。也因此模擬引擎就不會是單純的Transient，而是要可以解析AMI模型的通道模擬器(Channel Simulator)，看起來變動很大，但對於熟悉SerDes信號模擬的工程師來說，卻是相當的熟悉。

說到這邊，很多人可能認為那就把DDR5的AMI模型丟到Channel Simulator去跑就好了，例如ADS的ChannelSim，但我可以告訴你，事情沒有這麼簡單，至少有四個問題是ChannelSim無法處理的。

1. Asymmetric Rise/Fall Waveform

SerDes信號不是P-N，就是N-P，所以斜率都是一樣的，可以用一個方法來看這個現象，假設高電位是1V，低電位是0V，那上升下降的交叉點會在0.5V，但這對DDR信號不成立，DDR本身的充放電曲線就是不一樣的，因此上升下降的交叉點不一定會落在0.5V。

典型的SerDes眼睛，上升下降斜率對稱

典型的DDR眼睛，上升下降斜率不對稱

(看上下半眼睛的大小也可以看出該不對稱)

2. Clocking by External Signal

SerDes是透過differential信號自帶clock，透過CDR(clock data recovery)來把正確的clock取出，因此可以在最適合的時間點做DSP的處理，這對一些timing sensitive的演算法非常重要，例如DFE。但DDR是透過另外一組信號來提供clock，例如DQS給DQ提供clock，CLK給CA提供clock。AMI model本來的機制是靠CDR把clock從differential信號擷取出來，但這不適用DDR，因此若要正確反應DDR AMI，應該要可以reference clock信號(DQS/CLK)。

3. DC Offset

SerDes因為是differential信號，因此Channel Simulator不會計算DC offset，但這對DDR的設計卻是非常重要的，DC的值會直接影響到眼睛的判斷，因此處理DDR AMI模型的引擎要可以計算DC offset，否則其他分析都無法正確執行。

4. Multiple Channels Work at the Same Time

現行的通道模擬引擎只會針對一個通道作分析，其他同時也在做資料傳輸的通道都會被當作xtalk，但DDR動輒數十，甚至數百條信號的情況，肯定會需要另一個可以一次處理多個通道的通道模擬引擎。