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RK3588 DDR电路PCB设计全攻略:从原理图到量产

10/03 09:55
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本文精华看点:

    实战技巧与时序要求
    常见设计陷阱与避坑指南

一、RK3588 DDR 控制器简介

RK3588 DDR 控制器支持 LPDDR4/LPDDR4X/LPDDR5 标准,特点包括:

    • 64 位数据总线,4 个 16 位通道,最大支持 32GB双通道 32 位配置必须使用相同容量颗粒支持 Power Down、Self Refresh 等低功耗模式动态 PVT 补偿与可编程 ODT 阻抗调整

数据信号管脚分布(图1):展示了 CH0 通道 16 位数据信号 (DQ0~DQ15)、掩码信号 (DM0~DM1) 和数据选通信号 (DQS0~DQS1) 的管脚排列。

图 1 RK3588 DDR 部分数据信号管脚

地址控制信号管脚(图2):包含地址线 (A0~A6)、时钟 (CLK/CLKN)、片选 (CS)、复位 (RESET) 等控制信号。

图 2 RK3588 DDR 部分地址?控制信号管脚

电源信号管脚(图3):不同类型 DDR 需要的电源轨,如 VDDQ、VDD2、VDD1_1V8 等。

图3 RK3588 DDR 部分电源管脚

二、电源设计与上电时序

1. 电源电压要求

RK3588 DDR PHY 供电(表1):

    VDDQ:LPDDR4/4X 为 0.6V,LPDDR5 为 0.5VVDD2:LPDDR4/4X 为 1.1V,LPDDR5 可在 0.9V/1.05V 间切换VDD1_1V8:固定 1.8V

表1 RK3588 DDR PHY 供电电源

DDR 颗粒供电(表2):

    • VDDQ:LPDDR4 为 1.1V,LPDDR4X 为 0.6V,LPDDR5 为 0.5VVDD2:LPDDR4/4X 为 1.1V,LPDDR5 为 1.05V (可低至 0.9V)

表2 LPDDR4/4x/LPDDR5 供电电源

2. PMIC 配置方案

双 PMIC 方案(RK806-2):

图4 RK806-2 BUCK9 FB 参数调整

    VDD2 调整电路(图 5):同样通过 FB9 设置,LPDDR4/4X 为 1.1V,LPDDR5 为 1.05V

图5 RK806-2 BUCK9 FB 参数调整

单 PMIC 方案(RK806-1):

    VDDQ 调整(图6)

图6 RK806-1 BUCK9 FB 参数调整

    VDD2 调整(图7)

图7 RK806-1 BUCK6 FB 参数调整

LPDDR4/LPDDR4X 兼容设计(图 8):通过不同电阻配置选择对应电源轨。

图 8 LPDDR4/LPDDR4x 兼容设计电源选择

3. 上电时序要点

    自刷新期间,DDR_CH_VDDQ_CKE 必须保持供电LPDDR5 支持 DVFSC 模式,高频用 1.05V,低频用 0.9VLPDDR5 引入 WCK 时钟,频率可为 CK 的 2 倍或 4 倍

三、叠层与阻抗设计

1. 8 层通孔板 (1.6mm)

叠层结构(图9):TOP-Gnd-Signal-Power-Gnd-Signal-Gnd-Bottom

图 9 ?8层通孔1.6mm厚度推荐叠层

阻抗线宽(图10):

    表层 40Ω 线宽约 5.8mil内层 40Ω 线宽约 6.8mil差分 80~100Ω 对应不同线宽 / 线距

图10 ?8层通孔1.6mm厚度各阻抗线宽线距

2. 10 层 HDI 板

1 阶 HDI(图11/12):

    层叠:TOP-Signal/Gnd-Gnd/Power-Signal-...-Bottom阻抗控制:100Ω 差分线宽 / 线距约 3.3/4.7mil

图11 ?10层1阶HDI板叠层设计

图12 ?10层1阶HDI板阻抗设计

2 阶 HDI(图13~15):

    单端阻抗:45Ω 线宽约 3.1mil,50Ω 约 2.6~4.2mil差分阻抗:85~100Ω 对应不同线宽 / 线距

图13 ?10层2阶HDI板叠层设计

图14 ?10层2阶HDI板单端阻抗设计图

图15 ?10层2阶HDI板差分阻抗设计图

四、阻抗控制要求

各类信号阻抗标准:

    DQ、DM、地址控制信号:40Ω±10%(图16/17)

图16 CH0与CH1通道数据DQ、DM阻抗线

图 17 ?CH0与CH1通道地址、控制阻抗线

    CKE 信号:50Ω±10%(图 18)

图18 ?CH0与CH1通道CKE阻抗线

图19 ?CH0与CH1通道DQS与CLK差分阻抗线

五、布局布线实战指南

1. 优先使用原厂模板

瑞芯微提供经过验证的 DDR 布局模板,包含:

L1层DDR电路走线示意图 ? ? ? ? ? ???L2层DDR电路走线示意图

L3层DDR电路走线示意图 ? ? ? ??L4层DDR电路走线示意图

L5 层 DDR 电路走线示意图?? ? ? ? L6层DDR 电路走线示意图

L7层DDR 电路走线示意图 ? ? ?L8层DDR 电路走线示意图

2. 关键布线技巧

过孔设计(图20):

图20 ?RK3588地过孔示意图

    严格按照模板配置 GND 过孔信号换层处需添加 GND 回流过孔(图21)

图21 ?信号换层添加地过孔示意图

    优化过孔位置,避免信号串扰(图 22)

图 22 ?回流地过孔的位置示意图

参考平面完整性

    保持 GND 平面完整(图23)

图 23 ?地平面割裂补全示意图

    蛇形走线尽量避免,必要时保持间距 > 3W(图 24)

图 24 ?蛇形走线示意图

    考虑过孔延时影响(图25)

图25 ?过孔延迟示意图

电源过孔配置

    VDD_DDR/VDDQ_DDR/VDD2_DDR:≥6 个 0503 过孔VDD1_1V8_DDR:≥2 个 0402 过孔电容焊盘:0603/0805 封装建议一个焊盘两个过孔

六、时序要求

等长控制

    同 Byte 内 DQ-DQS、DM-DQS:≤16ps地址 / 控制与 CLK:≤16ps差分对内部:≤1psDQS 与 CLK:≤40ps

LPDDR4阻抗、时序表

间距要求

    不同 Byte 间:≥2 倍线宽同 Byte 内 DQ-DQ:≥2 倍线宽 (建议> 3 倍)CLK 与其他信号:≥2 倍线宽

七、常见设计陷阱

DQ/CA 信号线对调:不支持,需与原厂确认ZQ/ODT 电阻配置错误:ZQ 需 240Ω±1%,ODT_CA 需 10kΩ±5%电源平面割裂:导致回流路径不完整差分线不等长:影响信号同步性忽略过孔延时:造成时序偏差

结语

RK3588 DDR 电路设计是一项系统工程,从电源设计到叠层规划,从阻抗控制到时序优化,每个环节都至关重要。建议优先采用瑞芯微原厂模板,如需自行设计,务必进行仿真验证并与 FAE 确认。

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