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JEDEC DRAM存储器的数据完整性

在最新的高速存储器中,处理数据错误需要多种方法。

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随着DRAM制造从1x到1y再到1z,进一步发展到1a、1b和1c节点,随着DRAM设备速度提高到LPDDR5的8533和DDR5的8800,数据完整性正成为一个非常重要的问题,原始设备制造商和其他用户必须考虑作为系统的一部分,依赖于存储在DRAM中的数据的正确性,系统才能按照设计工作。

这是一个复杂的问题,需要多种方法来解决。

传统上,处理数据错误的主要方法之一是依赖ECC。ECC需要额外的内存存储,其中ECC代码将在内存写入DRAM时被计算和存储。在读取过程中,这些代码将与内存数据一起被读回,并根据数据进行检查,以确保没有错误。典型的ECC方案使用汉明码,每次爆发提供单比特误码纠正和双比特误码检测。此外,虽然前几代DRAM需要主机留出系统内存用于ECC存储,但最新的DRAM(如LPDDR5和DDR5)支持die ECC作为常规DRAM功能的一部分,可以使用模式寄存器启用。DDR5进一步要求主机在平均每个tECSint时间(平均周期ECS间隔)运行ECC错误检查和擦洗周期,以防止数据错误。

不满足DRAM刷新要求是可能导致数据丢失的主要因素。这可能具有挑战性,因为PVT变化可能导致刷新需求随时间变化。将DRAM置于Self Refresh模式可以帮助将刷新跟踪责任卸载给DRAM,但可能会阻止主机进行其他调度优化,应该仔细考虑。

其他一些可能影响DRAM数据的因素有:

  1. 行锤相同的或相邻的行被一次又一次地激活,导致未处理的行中的数据内容丢失或更改。最新的dram如LPDDR5/DDR5支持刷新管理(包括DRFM和ARFM),允许主机通过发出专用的RFM命令来补偿这些问题,帮助dram处理由行锤攻击引起的潜在数据丢失问题。
  2. 设备温度是主机需要注意的另一个重要因素,如果应用程序需要DRAM在较高的温度下运行。用户需要向DRAM供应商确认DRAM仍然可以工作的温度范围。在阈值大于某一特定温度时,无论刷新率如何,数据完整性都不能保证,除非DRAM的制造能够承受这种情况。
  3. 功率损失将导致DRAM丢失所有内容。如果这是系统设计者真正关心的问题,他们应该考虑使用NVDIMM-N设备,该设备具有片上控制器和足以在电源丢失之前将DRAM内容复制到备份非易失性存储器的电源。当电源被存储回来时,存储在非易失性存储器中的内存内容将被写回DRAM,系统可以继续像电源丢失事件发生之前那样运行。

对于传输和制造错误,dram支持额外的功能,如CRC, DFE, Pre-Emphasis和PPR。

Cadence MMAV VIPs DDR5/DDR5 DIMM和LPDDR5是压缩VIP解决方案,支持上述所有数据完整性特性,包括支持ECC错误注入和SBE校正/DBE检测,以协助处理数据完整性问题的验证挑战。

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