VPP 和 VDDQ 在 DDR4 中的作用详细讲解

VPP 和 VDDQ 在 DDR4 中的作用详细讲解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_43199439/article/details/142467917

在DDR4相较DDR3的改进中，VPP和VDDQ的电源引脚增加尤为重要。这两个电源的新增是为了更好地优化DDR4的性能、功耗和电源管理。下面我会详细解释它们的具体功能和设计意图。

1. VPP 电源（2.5V电源）

VPP的作用

• 字线驱动电源：VPP是DDR4内存中特别新增的一个2.5V电源，用于驱动字线。在DDR4中，字线需要升压来进行行激活操作（Row Activation）。以前在DDR3中，行激活是由VDD电源完成的，但在DDR4中，这项任务被分离出来，由VPP负责。
• 减少功耗：通过引入独立的VPP电源，DDR4可以更好地优化功耗管理。在行激活和刷新等操作中，VPP的存在帮助提高了操作效率，同时降低了由于使用VDD电压来执行这些操作所产生的额外功耗。

VPP的好处

1. 降低VDD电源压力：将字线驱动任务从VDD电源转移到独立的VPP电源上，VDD的负载因此减少，可以更加专注于核心电路的供电。这种电源分离设计能减少供电噪声和信号干扰，提高系统的稳定性。
2. 提高功效：通过独立的VPP电源控制字线操作，DDR4在行访问和刷新操作上具有更高的效率，能够更快、更低功耗地进行数据操作。
3. 减少电源干扰：分离后的电源设计能够减少高频切换操作对核心电源的干扰，优化电源信号完整性。

配置与设计注意事项

• 供电要求：VPP的电压通常为2.5V，这是与传统VDD电压（1.2V或1.35V）不同的，设计电路时需要确保VPP的供电稳定。
• 稳压与去耦：由于VPP参与行激活操作，稳定的电压供给尤为关键，电源设计中应添加去耦电容来减少电源噪声和电压波动。
• 电源管理IC（PMIC）：许多DDR4内存模块集成了电源管理IC，专门负责管理VPP电压的稳定和控制。

2. VDDQ 电源（数据I/O驱动电源）

VDDQ的作用

• I/O缓冲电压：VDDQ是为DDR4数据I/O缓冲器（数据引脚DQ、地址引脚等）供电的独立电源，通常为1.2V。相比DDR3，DDR4中的VDDQ在数量上有所增加，因为DDR4需要在更高的频率下传输数据，I/O操作更加复杂，因此需要更稳定的电源供给。
• 隔离数据与核心电压：DDR4将I/O缓冲区的电压（VDDQ）与核心电压（VDD）分离，目的在于优化数据传输时的功耗和信号完整性。DDR4中的VDDQ主要负责驱动数据I/O，因此与高速数据传输直接相关。

VDDQ的好处

1. 提高信号完整性：VDDQ的电源稳定性直接影响数据传输过程中的信号完整性。在DDR4中，由于数据传输频率提高，I/O电压变化可能会对信号造成不利影响，因此独立的VDDQ供电设计能够确保数据传输更加稳定，减少信号噪声和误码率。
2. 降低功耗：通过将I/O电压与核心电压分离，DDR4能够更好地优化电源管理，减少不必要的功耗。特别是在高频工作时，稳定的I/O电压可以避免因电压波动而产生的功耗损失。
3. 信号隔离与降低干扰：DDR4中的VDDQ电源专注于数据线的供电，能够有效隔离I/O信号与核心电源，避免电源之间的互相干扰，提高系统的稳定性。

配置与设计注意事项

• 阻抗匹配：VDDQ与数据总线DQ等信号直接相关，因此在设计时需要确保VDDQ电源稳定，特别是信号线的阻抗匹配要与电源电压相适应，保证信号完整性。
• 功耗优化：在高频设计中，应通过精确配置VDDQ电源，配合电源管理芯片（PMIC）优化功耗，避免因电源不足或过大而导致的性能问题。
• 电源去耦：VDDQ周围应设计合适的去耦电容来消除电源噪声，尤其是高速I/O信号线附近，确保信号线不受电源波动的影响。

总结

• VPP：是DDR4新增的2.5V电源，用于行激活操作，优化行访问速度并降低功耗。通过将字线驱动分离到VPP电源，DDR4的整体性能和稳定性得到了显著提升。
• VDDQ：是专门为DDR4的数据I/O缓冲器供电的电源，分离设计能够有效提升数据传输中的信号完整性，并降低功耗和噪声干扰。其独立的供电设计使得DDR4在高频操作时能保持更稳定的信号。

通过这两个独立电源的引入，DDR4在提升性能的同时也有效控制了功耗，为高性能应用场景如服务器和数据中心提供了可靠的解决方案。在硬件设计和配置中，确保VPP和VDDQ电源的稳定性和可靠性是保证DDR4正常工作的关键。