GDDR5的死敌 让人欢喜让人忧的XDR2显存

法宝二：超强纠错功能——Enhanced FlexPhase时序调整技术

时序调整是什么？时序又是什么？很简单，时序就是操作时间的运行顺序。比如在3秒钟内得完成这个操作，内存的刷新时间必须控制在2个时钟周期内。那么时序调整就是由于时序不能满足需求，而做出的调整。很常见的一个问题是：信号无法同步到达芯片。比如在采用GDDR体系结构的设计方案中，对信号线的长度提出了严格要求。因此我们常常看到设计师采用了蛇形走线方案来统一信号线长度。从信号传输要求上来讲，信号线越短、所受到的干扰越小，自身对外界发出的干扰也越小。但由于PCB层数限制、成本限制等原因，信号线已经有越来越长的趋势。

图7

作为时序调整的重要技术之一，Enhanced FlexPhase（以下简称“EFP”）不仅被用于XDR2芯片中，在GDDR中也有大量应用（图7）。在GDDR结构的芯片中，信号同步往往需要使用EFP加入校正信号偏移的设计或者预先写入信号错位（preskew）的资料。这是一种“预先纠错”的方法，它多被用于那些持续性和重复性出现的误差上。打个比方来说，如果你每次8点15分起床到公司都迟到的话，那么你可以使用EFP技术，把你的表拨快5分钟，虽然表上显示的依旧是8点15分，实际上你8点10分就起床了，这样就不会迟到被扣钱。

XDR2芯片为了达到12.8Gbps的高速传输，也使用了EFP技术。在XDR2中，EFP技术可以测定并存储不同信号线两端的相位差。不论是存储芯片的“读操作”还是“写操作”，EFP均可确定并校正由于信号线的设计问题带来的时序延迟。这就为工程师们设计布线提供了更大的方便。不仅如此，EFP技术配合一些分析软件，可帮助技术人员测量芯片错误率，确定干扰来源。这些都有助于芯片在高频率下稳定运行，并持续正确存储数据。在使用了EFP技术之后，整个存储芯片的配置更为简化，在设计成本上也有一定的降低。

法宝三：让线路设计更简单、更方便——FlexLink C/A介面技术

串行技术其大的优势就是使用更少的数据和更高的频率。这一点我们之前已经叙述过多次，比如GDDR3芯片至少需要28根线路来连接存储控制器和芯片。在应用了FlexLink Command/
Address介面技术（图8）的XDR2上，只需要2根数据线。其中一个重要原因就是引入了FlexLink C/A介面，这是一种非常优秀的全速、可扩展、点对点的技术解决方案。

图8

FlexLink C/A带给XDR2极强的容量扩展灵活性，如一个存储控制器拥有4根控制线路和32根数据线路的话，既可以给单个芯片连接4根控制线路和32个数据总线并片实现128-bit位宽，也可以分别控制两个芯片，平均每个芯片2根控制线路和16根数据线路总线，这样的话两颗芯片每颗提供64-bit位宽，共128-bit。这样设计可以在不增加位宽的基础上，迅速通过多颗芯片并联来提升存储容量。FlexLink C/A大可扩展至同时连接4颗芯片，在位宽不改变的情况下容量翻两番。

除了在芯片存储容量上体现出灵活性外，对一些位宽需求不同的场合，FlexLink C/A也给出了颇为灵活的方案。如同一颗芯片，在全速运行时可以满载1根C/A线路和32个DQ总线，实现128bit的总线位宽（每DQ4bit），也可以实现4根C/A线路和8个DQ总线，借以实现32bit总线位宽。

借助于FlexLink C/A，无论是扩展容量还是扩展位宽，设计都变得极为简单，只要通过线路的调整以及总线连接方式的改变就能轻松达到目标。并且FlexLink C/A大幅度减少了针脚数量、降低了系统布线难度、同时也减低了成本和功耗。

法宝四：串行传输的根本技术——全面差异存储结构（FDMA）

在解决了高速、传输信号纠错、传输线的设计后，针对信号传输的根本：数据传输方法，
XDR2又带来了什么呢？

在之前的XDR中，Rambus已经使用过差异化存储结构。简单的说，这种存储方式利用两条信号线之间的差值来确认传输的有效性，比传统的信号传输方式抗干扰能力更强（图9、图10）。

图9：差异化传输示意图

在传统的传输方式中，设计者会给出一个参考电压，而其它所有的信号线均根据参考电压值来传输数据。如信号线电压值高于或者等于参考电压，则视为信号1；如果信号线电压值低于参考电压，则视为信号0。在传输电压较高的时候，这种传输方法尚有不错的空间用于应对干扰。比如参考电压4V，那么给0信号给予0V电压，4V和0V电压之间差距非常明显，易于识别。但是目前芯片电压持续下降，甚至不足1V。在面临复杂干扰的情况下，这种信号传输方式就难以为继。

图10：XDR2使用的全面差异化传输（FDMA）

差异化传输则另辟蹊径。这种传输方式使用两条线路，当直流电通过某一条线路时，线路中的电阻两端就会反映出电压。再根据电流的极性就可以确定是数据1还是0。面对严重干扰时，由于无论是对比端还是测量端的电压都会同步上升（下降），因此差异化传输拥有出色的抗干扰性能。即使芯片电压降低至0.1V，通过差异化电路的传输，信号依旧可以完整正确的传输。

在XDR中，这种差异化传输方式仅用于信号线（DQ线），而作为控制线的C/A线并未采用。在XDR2中，C/A线也终于被纳入差异化传输中，这就意味着XDR2实现了全面差异化存储结构。高频率的信号脆弱性不复存在，XDR2依靠全面差异化，彻底解决了信号干扰的问题。