LPDDR6瓶頸，如何用多通道並列BERT進行產品驗證
新的LPDDR6記憶體裝置目前正被設計導入系統實作中，涵蓋行動應用以及伺服器應用。基於先前世代LPDDR與DDR介面的經驗，業界現在正加倍投入於LPDDR6的測試與驗證方法，而這可能對您的實驗室與測試平台環境帶來前所未有的影響！Introspect將協助客戶解決這個緊迫且新興的難題，透過這篇文章，你將了解LPDDR6位元錯誤率測試(BERT)的挑戰，以及M Series ATE-on-Bench & 多通道並列BERT如何協助你開發與驗證。
LPDDR6介面架構
圖1呈現了LPDDR6的方塊圖。單一記憶體通道由兩組不同的腳位組成。首先，如圖中藍色區域所示，是命令匯流排(CA bus)。這通常是單向的，是幫助記憶體控制器將指令傳送至記憶體裝置的匯流排。接著，如圖中橘色區域所示為資料匯流排(DQ bus)，這是記憶體裝置與記憶體控制器之間進行寫入與讀取資料傳輸的通道。此匯流排通常是雙向的。
圖1：LPDDR6記憶體介面的簡化方塊圖
LPDDR6測試挑戰
電氣測試挑戰
儘管LPDDR6大幅提升記憶體頻寬與其他效能指標，但它也對確保高生產良率帶來極大的壓力。以下為LPDDR6在使用BERT進行電氣測試時所帶來挑戰的摘要：
▪️高速運作：LPDDR6的速度極高。雖然可以說大多數晶片對晶片介面如今都已達到每個腳位超過10Gbps的速度，但LPDDR6的速度挑戰具有其獨特性，特別是在標準規範限制的情況下，這一點將於後續說明。
▪️單端(Single-ended)：不同於PCI Express或USB等介面，LPDDR6仍然是單端架構，且運作於非常低的電壓。當這與單一記憶體封裝中高密度腳位以及串擾的嚴重影響結合時，LPDDR6的單端特性意味著該介面必須以平行方式進行測試!!
▪️雙向(Bidirectional)：不僅LPDDR6的資料匯流排以極高速度運作，不僅是單端，而且還是雙向的，其方向切換時間是以奈秒(ns)計算，而不是微秒或毫秒。這使得測試變得非常困難，因為大多數BERT架構速度較慢。
▪️源同步時脈(Source-synchronous clocking)：這表示任何BERT解決方案都必須支援源同步的訊號產生與源同步的訊號擷取，而目前業界大多數 BERT並不支援這一點。
▪️Burst-mode傳輸：最後，即使上述挑戰已經相當困難，LPDDR6如同前幾代記憶體介面，依賴極短的Burst mode。Burst長度以奈秒計，而非微秒或毫秒，這意味著依賴時脈與資料回復(CDR)的傳統BERT無法用於測試此介面!!
圖2：LPDDR6電氣驗證挑戰摘要
協定測試挑戰
或許比上述所有挑戰更重要的是：要對LPDDR6介面進行電氣層級的測試，首先必須進行訓練(training)，而訓練是透過一種相當複雜的協定互動來完成的。具體而言，需要解決以下挑戰：
▪️命令匯流排與資料匯流排訓練：為了能夠向LPDDR6裝置發送指令(包含測試模式指令)，介面必須先完成訓練。而且訓練是針對整個記憶體匯流排，而不僅僅是單一腳位。
▪️訓練需要來自資料匯流排的回饋：此外，當透過LPDDR6裝置的CA bus 發送訓練指令時，來自待測裝置(DUT)的回應通常會透過DQ bus返回。對LPDDR6裝置執行訓練的BERT必須具備足夠的腳位，以同時覆蓋CA bus與DQ bus!!
▪️編碼與資料完整性：隨著速度的提升，LPDDR6協定中也需要加入一定程度的編碼與資料。突發資料現在不僅僅包含簡單的讀寫資料，還包含額外的資訊。執行LPDDR6測試的BERT必須能夠處理這些新的資料欄位！
圖3：LPDDR6 協定驗證挑戰摘要
圖4：LPDDR6訓練挑戰示意，此挑戰需要BERT擁有極大量通道
Introspect的M Series作為多通道並列BERT
M Series是一款提供多通道、並列傳輸的高速測試系統平台，非常適合用於功能驗證、大量資料收集以及特性分析。這個系統提供實驗室等級的量測精度與準確性，但其規模是傳統BERT解決方案無法達到的。同時，它們以自動測試設備(ATE)的方式進行控制程式化與操作，讓完整功能測試與全速測試可透過完全自動化來實現。
M Series的混合特性，整合了BERT、ATE甚至可做為系統層級測試儀!! 使得他非常適合用於LPDDR6測試。在並列BERT連接方面，這系統提供標準同軸電纜介面，如圖5所示。
圖5：M Series，其同軸電纜介面，符合典型實驗室BERT設置
M Series的每一個腳位都是一個完全可程式化的BERT通道，能夠同時執行pattern generation與pattern detection功能。最值得注意的是，作為一個BERT，每個通道都能夠注入各種物理參數與失真，用於接收端壓力眼圖測試，設備提供可注入與調整的物理參數如圖6所示。
圖6：M Series測試系統中每個通道可注入與調整的物理參數
總結
LPDDR6已經到來，而其測試需要大量的BERT通道。如本文的分享，LPDDR6的電氣測試需要一種特殊且強大的BERT設備，同時也說明了協定訓練(protocol training)為何需要建構在整個匯流排連接能力。最後，我們介紹了Introspect的M Series測試系統，以及在LPDDR6測試場景中，它如何作為一個多通道且並列的BERT，協助客戶實現LPDDR6的電氣驗證與功能驗證。
如果您正在進行LPDDR6專案，或是需要多通道並列BERT的專案，誠芯技術與Introspect Technology團隊隨時準備提供協助。您可以透過下方的信箱與我們聯繫，討論您的設計挑戰，並了解我們的工具如何幫助您順利完成驗證。
延伸閱讀 :