CN107452420A - 存储装置和存储器控制器 - Google Patents

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Abstract

一种存储器控制器,包括DQS输入控制单元、ODT判定单元和DQS上下拉单元。DQS输入控制单元包括开关和逻辑判断电路,开关具有输入端、输出端和控制端,逻辑判断电路的第一输入端输入ODT状态信号,第二输入端输入来自存储器的DQS差分信号,其是由第一DQS信号和第二DQS信号构成,逻辑判断电路的输出端连接开关的控制端,根据ODT状态信号决定是否工作,且根据第二DQS信号拉低的时间是否超过半个时钟周期决定是否打开开关。ODT判定单元的第一输入端输入ODT状态信号,第二输入端输入DQS差分信号,且据此选择将DQS差分信号输入到开关的输入端或输出端。DQS上下拉单元的第一输入端输入ODT状态信号,第二输入端输入DQS差分信号,据此决定上拉第一DQS信号和下拉第二DQS信号的时机。

Description

存储装置和存储器控制器
技术领域
本发明涉及存储装置,尤其是涉及一种存储器控制器。
背景技术
DDR(Double Data Rate SDRAM,双倍速率同步动态随机存储器)作为主流内存技术已经进入DDR3时代。LPDDR3(Low Power DDR)是一种低功耗内存技术,于2012年5月由JEDEC固态技术协会正式发布。LPDDR3引入了写入均衡与指令地址调驯(Write-Levelingand CA Training),可让内存控制器补偿信号偏差,确保内存运行于业内最快输入总线速度的同时,维持数据输入设定、指令与地址输入时序均满足需求。LPDDR3还引入了片内终结器(On Die Termination,ODT),为LPDDR3数据平面增加一个轻量级终结器,改进高速信号传输,并尽可能降低对功耗、系统操作和针脚计数的影响。
由于LPDDR3为了降低功耗省略了DLL,导致在进行突发读取(Burst Read)操作时候,时钟CLK输入与DQS输出之间的时序不同步参数tDQSCK是不确定的。突发读取操作的时候,在DRAM输出有效DQS之前,DQS数据线是“悬浮”(float)的不确定状态,所以一般DDR控制器需要通过DQS Gate信号来保证有效的DQS接收。
在台式计算机中,以DDR3举例,DRAM的突发读取操作时序图如图1所示,CLK与DQS输出之间基本同步,DQS和DQ在CL结束后立即输出有效数据。在图1所示时序图下,DDR控制器可以很好地判断数据输出的有效性。
在移动设备中,以LPDDR3举例,DRAM的突发读取操作时序图如图2所示,tDQSCK表示CLK与DQS输出之间的相位不同步,即RL结束到实际有效DQS/DQ输出的时序;斜划线部分是表示DQS处于悬浮状态;tRPRE表示DRAM开始驱动DQS到第一个有效DQS上升沿之间的时间,该段时间被驱动为差分0,其要求是最小0.9*tCK。如图3A和3B所示,tDQSCK参数的范围较大,可以大于一个时钟周期,也可以小于一个时钟周期。这样,存在一个时间范围,DQS时序满足时序要求但是有可能处于悬浮状态,这时候需要DDR控制器通过DQS门来保证有效的DQS接收。
现有DDR控制器有关DQS接收通路的电路如图4所示。DDR控制器40DQS接收通路在输入缓冲器41后增加了开关42和延时模块43。延时模块43接收DQS Gate信号并对其进行延时,DQS Gate信号之后的信号即是有效的DQS_diff_gate信号。开关42用于对DQS信号输入进行门控制。
DQS Gate信号的延时值通过门训练(Gate training)算法实现,该算法通过移动相位作为步进(step)进行遍历门延时,每个门延时都进行对DDR的读写测试,读写测试通过则说明门延时正确,反之为错误;最后在所有正确的门延时值中选取合理的延时值作为最终的参数。门信号时序图如图5所示。
按照目前的DQS Gate方案,门参数在首次开机进行训练,后面采用此次训练出的值。然而根据芯片的PVT特性以及DRAM的ODT功能,DRAM的DQS输出会在一定范围内变化,因此目前的方案做法不能够自适应,且算法对于门参数的选取上难以权衡。在实际情况下,实际测得高低温下训练窗口结果有明显差异,即不同温度下,门参数也是不一样的;有的平台可能需要实现动态调频率调压,而不同的电压和频率下,门参数也是不一样的。并且ODT ON与ODT OFF下门参数不一样,即有的门值在ODT OFF情况下是适用的,而到了ODT ON的情况是不适用的。
另外,门训练是通过BIST操作(即特定码型的读写操作)实现,而写/读操作数据有效性又与VREF选取、DQS延时选择、DQ延时选择以及驱动能力选择有关,而再次门训练的时候,只能使用默认的VREF/DQS延时/DQ延时/驱动强度,而不能对每个参数进行遍历,这样就存在默认的参数对于有的板卡不合适的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种存储装置及其存储器控制器,可以克服使用门信号带来的不能自适应和门信号选取困难的问题。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种存储器控制器,包括DQS输入控制单元、ODT判定单元和DQS上下拉单元。该DQS输入控制单元包括开关和逻辑判断电路,该开关具有输入端、输出端和控制端,该逻辑判断电路的第一输入端输入ODT状态信号,第二输入端输入来自存储器的DQS差分信号,该DQS差分信号是由第一DQS信号和第二DQS信号构成,该逻辑判断电路的输出端连接该开关的控制端,该逻辑判断电路根据该ODT状态信号决定是否工作,且根据该DQS差分信号的第二DQS信号拉低的时间是否超过半个时钟周期决定是否打开该开关。该ODT判定单元的第一输入端输入该ODT状态信号,该ODT判定单元的第二输入端输入该DQS差分信号,且根据该ODT状态信号选择将该DQS差分信号输入到该开关的输入端或输出端。该DQS上下拉单元的第一输入端输入该ODT状态信号,该DQS上下拉单元的第二输入端输入该DQS差分信号,该DQS上下拉单元根据该ODT状态信号和该DQS差分信号决定上拉该第一DQS信号和下拉该第二DQS信号的时机。
在本发明的一实施例中,该DQS输入控制单元还包括延迟锁相环,该延迟锁相环输出0°和90°相移的时钟信号给该逻辑判断电路,该逻辑判断电路对0°和90°相移的时钟信号进行计数以产生第一计数值,同时对该第二DQS信号的下降沿和上升沿进行技术以产生第二计数值;如果该第一计数值和该第二计数值的差大于2,则判断该第二DQS信号拉低的时间超过半个时钟周期。
在本发明的一实施例中,当该ODT状态信号为关闭时,该DQS上下拉单元上拉该第一DQS信号和下拉该第二DQS信号,且在此期间该DQS差分信号的边沿触发该DQS上下拉单元停止上拉该第一DQS信号和下拉该第二DQS信号;当该ODT状态信号为打开时,该DQS上下拉单元不工作。
在本发明的一实施例中,该DQS上下拉单元的第三输入端输入读使能信号,且仅当该读使能信号有效时,该DQS上下拉单元工作。
在本发明的一实施例中,当该ODT状态为关闭时,该ODT判定单元选择将该DQS差分信号输入到该开关的输出端,当该ODT状态为打开时,该ODT判定单元选择将该DQS差分信号输入到该开关的输入端。
在本发明的一实施例中,当该ODT状态为关闭时,该DQS输入控制单元的逻辑控制电路不工作,当该ODT状态为打开时,该DQS输入控制单元的逻辑控制电路工作。
在本发明的一实施例中,该DQS输入控制单元的第三输入端输入读使能信号,且仅当该读使能信号有效时,该DQS输入控制单元工作。
在本发明的一实施例中,该存储器是LPDDR3内存。
本发明还提出一种存储装置,包括如上所述的存储器控制器。
本发明由于采用以上技术方案,使之与现有技术相比,能够确保整个读取过程中,DQS处于确定状态,保证了数据稳定接收。而且本发明在使用开关作为门时,不必进行门训练,避免了由此带来的不能自适应以及门信号选取上的困难。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明,其中:
图1示出DDR3内存的突发读取时序图。
图2示出LPDDR3内存的突发读取时序图。
图3A和图3B分别示出tDQSCK参数大于一个时钟周期和小于一个时钟周期的时序图。
图4是现有DDR控制器有关DQS接收通路的电路框图。
图5是图4所示电路图的门信号时序图。
图6是本发明一实施例的DDR控制器的电路框图。
图7是本发明另一实施例的DDR控制器的电路框图。
图8是根据本发明一实施例的ODT信号状态为关闭时的操作。
图9是根据本发明一实施例的ODT信号状态为打开时的操作。
具体实施方式
图6是本发明一实施例的DDR控制器的电路框图。参考图6所示,本实施例的DDR控制器60包括DQS输入控制单元61、ODT判定单元62、DQS上下拉单元63和输入缓冲器64。DDR控制器60输入第一DQS信号DQS_P和第二DQS信号DQS_N,以及读使能信号DFI_READ_EN和DFI_ODT_EN。第一DQS信号DQS_P和第二DQS信号DQS_N从LPDDR内存80处输入至DDR控制器60,且在输入缓冲器64处形成DQS差分信号DQS_DIFF。其中第一DQS信号DQS_P是高信号,第二DQS信号DQS_N是低信号。DQS差分信号DQS_DIFF提供给DQS输入控制单元61、ODT判定单元62和DQS上下拉单元63。
DQS输入控制单元61包括开关71和逻辑判断电路72。开关71具有输入端71a、输出端71b和控制端71c。逻辑判断电路72具有三个输入端和一个输出端。逻辑判断电路72的第一输入端输入ODT状态信号,第二输入端输入DQS差分信号DQS_DIFF。逻辑判断电路72的输出端连接开关71的控制端71c。逻辑判断电路72根据ODT状态信号决定是否工作,且根据DQS差分信号的第二DQS信号DQS_N拉低的时间是否超过半个时钟周期决定是否打开开关71。具体地说,当ODT状态为关闭时,逻辑控制电路72不工作,当ODT状态为打开时,逻辑控制电路72工作。当DQS_N拉低的时间超过半个时钟周期,则打开开关71。
ODT判定单元62具有两个输入端和两个输出端。ODT判定单元62的第一输入端输入ODT状态信号ODT,第二输入端输入DQS差分信号DQS_DIFF。ODT判定单元62根据ODT状态信号ODT选择将DQS差分信号DQS_DIFF输入到开关71的输入端71a或输出端71b。具体来说,ODT判定单元62通过DFI的ODT相关信号线(图中是DFI_ODT_EN信号线)得到ODT状态,并据此决定输出。如果判断得出ODI状态是打开(ON),那么ODT判定单元62把DQS差分信号DQS_DIFF输出到开关71的输入端71a;反之,如果判断得出ODT状态是关闭(OFF),那么把DQS差分信号DQS_DIFF输出到开关71的输出端71b。
DQS上下拉单元63的第一输入端输入ODT状态信号ODT,DQS上下拉单元63的第二输入端输入DQS差分信号DQS_DIFF。DQS上下拉单元63根据ODT状态信号ODT和DQS差分信号DQS_DIFF决定上拉第一DQS信号DQS_P和下拉第二DQS信号DQS_N的时机。具体来说,当ODT状态信号ODT为关闭时,DQS上下拉单元63上拉第一DQS信号DQS_P和下拉第二DQS信号DQS_N,且在此期间由DQS差分信号DQS_DIFF的边沿触发DQS上下拉单元63停止上拉第一DQS信号DQS_P和下拉第二DQS信号DQS_N;当该ODT状态信号ODT为打开时,DQS上下拉单元63不工作。
图7是本发明另一实施例的DDR控制器的电路框图。参考图7所示,本实施例中,DQS输入控制单元61还包括延迟锁相环73。延迟锁相环73能够输出0°和90°相移的时钟信号给逻辑判断电路72,逻辑判断电路72对0°和90°相移的时钟信号进行计数以产生第一计数值,同时对第二DQS信号DQS_N的下降沿和上升沿进行计数以产生第二计数值。如果第一计数值和第二计数值的差大于2,则判断第二DQS信号DQS_N拉低的时间超过半个时钟周期。
如图6所示,DDR控制器60还在读使能信号的控制下工作。具体地说,DQS上下拉单元63的第三输入端输入读使能信号DFI_READ_EN,且仅当读使能信号DFI_READ_EN有效时,DQS上下拉单元63工作。DQS输入控制单元61的第三输入端输入读使能信号DFI_READ_EN,且仅当读使能信号DFI_READ_EN有效时,DQS输入控制单元61工作。
下面总体描述DDR控制器60的工作过程。
DDR控制器60根据ODT判定单元62的状态,选择不同的DQS输出通路。
在ODT功能关闭的时候,DQS输入控制单元61不使能,DQS上下拉单元63使能,具体的操作如下:DDR控制器60发送完突发读取命令后,DQS上下拉单元63根据读使能信号DFI_READ_EN和ODT信号,立即打开DQS上的上下拉电阻RPULL,然后等待接收第一个DQS边沿;在DQS悬浮(两边都不驱动)的时候,DQS差分信号DQS_DIFF被RPULL拉到差分0;在DQS开始被LPDDR3内存80驱动的时候,LPDDR3内存80默认是先输出0,并持续tRPRE时间,直到出现第一个DQS上升沿。所以综上,在发送完突发读取命令后到出现第一个DQS有效上升沿的期间,DQS差分信号DQS_DIFF都是处于确定的差分0状态。这样,第一个DQS上升沿即是有效的,可以进行接收DQ数据。在LPDDR3内存80的第一个DQS上升沿来的时候,通过边沿触发,DQS上下拉单元63关闭RPULL,防止影响DQS的SI。这一操作的图示如图8所示。
在ODT功能打开的时候,DQS上下拉单元63不使能,DQS输入控制单元61使能,DQS差分信号经过DQS输入控制单元61内部的开关71,具体操作如下:DDR控制器60发送完突发读取命令后,DQS输入控制单元61根据读使能信号READ_EN和ODT信号,关闭开关71,等待有效的DQS差分信号DQS_DIFF到来。由于ODT一般是通过K级以内阻值的电阻端VDDQ,所以DQS_T和DQS_C开始时候都被驱动为高。第一个DQS边沿是由于DQS被LPDDR3内存80驱动为差分0而产生的,该边沿不是有效的DQS边沿,即不能采集数据。第二个DQS边沿到来,如果该边沿之后的DQS数据是差分1,且这两个边沿之间的时间差大于0.5个周期,即可认为第二个边沿即为第一个有效DQS边沿,此时DQS输入控制单元61打开开关71。
本发明实施例的DDR控制器,能够确保整个读取过程中,DQS处于确定状态,保证了数据稳定接收。而且本发明实施例在使用开关作为门时,不必进行门训练,避免了由此带来的不能自适应以及门信号选取上的困难。
本发明实施例的DDR控制器可包含在存储装置中,例如使用LPDDR3内存的存储装置中。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述,但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换,因此,只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种存储器控制器,包括:
DQS输入控制单元,包括开关和逻辑判断电路,该开关具有输入端、输出端和控制端,该逻辑判断电路的第一输入端输入ODT状态信号,第二输入端输入来自存储器的DQS差分信号,该DQS差分信号是由第一DQS信号和第二DQS信号构成,该逻辑判断电路的输出端连接该开关的控制端,该逻辑判断电路根据该ODT状态信号决定是否工作,且根据该DQS差分信号的第二DQS信号拉低的时间是否超过半个时钟周期决定是否打开该开关;
ODT判定单元,该ODT判定单元的第一输入端输入该ODT状态信号,该ODT判定单元的第二输入端输入该DQS差分信号,且根据该ODT状态信号选择将该DQS差分信号输入到该开关的输入端或输出端;
DQS上下拉单元,该DQS上下拉单元的第一输入端输入该ODT状态信号,该DQS上下拉单元的第二输入端输入该DQS差分信号,该DQS上下拉单元根据该ODT状态信号和该DQS差分信号决定上拉该第一DQS信号和下拉该第二DQS信号的时机。
2.如权利要求1所述的存储器控制器,其特征在于,该DQS输入控制单元还包括延迟锁相环,该延迟锁相环输出0°和90°相移的时钟信号给该逻辑判断电路,该逻辑判断电路对0°和90°相移的时钟信号进行计数以产生第一计数值,同时对该第二DQS信号的下降沿和上升沿进行技术以产生第二计数值;如果该第一计数值和该第二计数值的差大于2,则判断该第二DQS信号拉低的时间超过半个时钟周期。
3.如权利要求1所述的存储器控制器,其特征在于,当该ODT状态信号为关闭时,该DQS上下拉单元上拉该第一DQS信号和下拉该第二DQS信号,且在此期间该DQS差分信号的边沿触发该DQS上下拉单元停止上拉该第一DQS信号和下拉该第二DQS信号;当该ODT状态信号为打开时,该DQS上下拉单元不工作。
4.如权利要求1或3所述的存储器控制器,其特征在于,该DQS上下拉单元的第三输入端输入读使能信号,且仅当该读使能信号有效时,该DQS上下拉单元工作。
5.如权利要求1所述的存储器控制器,其特征在于,当该ODT状态为关闭时,该ODT判定单元选择将该DQS差分信号输入到该开关的输出端,当该ODT状态为打开时,该ODT判定单元选择将该DQS差分信号输入到该开关的输入端。
6.如权利要求1所述的存储器控制器,其特征在于,当该ODT状态为关闭时,该DQS输入控制单元的逻辑控制电路不工作,当该ODT状态为打开时,该DQS输入控制单元的逻辑控制电路工作。
7.如权利要求1或6所述的存储器控制器,其特征在于,该DQS输入控制单元的第三输入端输入读使能信号,且仅当该读使能信号有效时,该DQS输入控制单元工作。
8.如权利要求1所述的存储器控制器,其特征在于,该存储器是LPDDR3内存。
9.一种存储装置,包括如权利要求1-8任一项所述的存储器控制器。
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Legal Events

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Application publication date: 20171208

Assignee: Shanghai Li Ke Semiconductor Technology Co.,Ltd.

Assignor: LEADCORE TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Contract record no.: 2018990000159

Denomination of invention: Storage device and memory controller

License type: Common License

Record date: 20180615

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180903

Address after: 201206 China (Shanghai) free trade pilot area, 1258 moon 3, fourth floor, A406 room.

Applicant after: Chen core technology Co.,Ltd.

Applicant after: DATANG SEMICONDUCTOR DESIGN Co.,Ltd.

Address before: 200233 4 building, No. 333, No. 41, Qinjiang Road, Shanghai, Xuhui District

Applicant before: LEADCORE TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant before: DATANG SEMICONDUCTOR DESIGN Co.,Ltd.

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GR01 Patent grant
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Effective date of registration: 20221110

Address after: 201206 Pudong New Area, Shanghai, China (Shanghai) free trade pilot area, 1258 A406 3 fourth story room.

Patentee after: Chen core technology Co.,Ltd.

Patentee after: Chenxin Technology Co.,Ltd.

Address before: 201206 China (Shanghai) free trade pilot area, 1258 moon 3, fourth floor, A406 room.

Patentee before: Chen core technology Co.,Ltd.

Patentee before: DATANG SEMICONDUCTOR DESIGN Co.,Ltd.

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Address after: 201206 Pudong New Area, Shanghai, China (Shanghai) free trade pilot area, 1258 A406 3 fourth story room.

Patentee after: Chen core technology Co.,Ltd.

Patentee after: Chenxin Technology Co.,Ltd.

Address before: 201206 Pudong New Area, Shanghai, China (Shanghai) free trade pilot area, 1258 A406 3 fourth story room.

Patentee before: Chen core technology Co.,Ltd.

Patentee before: Chenxin Technology Co.,Ltd.