當我們使用Integrated Tip Interposer對智慧型手機LPDDR進行示波器量測時的發現!!
在Introspect的研發實驗室中，RSH2主動式探棒已成為我們硬體工程師進行示波器量測的主力工具。它提供高頻寬、多導體/多通道探測能力，以及乾淨的屏蔽外殼，使我們能以高保真度、低雜訊量測訊號，本次我們也思考：是否能對一款搭載LPDDR5x Package-on-Package(POP)記憶體的新一代智慧型手機進行探測？為此，我們需要使用integrated-tip interposer，而結果令人相當驚艷。以下為詳細內容！
測試架構
在圖1 呈現我們使用的測試架構。由於是智慧型手機，可以看到手機主機板非常小。在圖中，integrated-tip interposer位於CPU與LPDDR5x記憶體裝置之間。這個設置使我們能同時擷取CA匯流排與DQ匯流排訊號。interposer透過屏蔽式微同軸電纜輸出被量測的訊號，因此不需要再將外部主動式探針焊接到板上。
圖1：在POP LPDDR5x的智慧型手機上安裝integrated-tip interposer
CA匯流排波形
圖2顯示手機在執行高負載(也就是記憶體壓力測試)應用時，其中一條CA訊號的波形。可以看到CA匯流排運行在2.133 Gbps！這個速度非常快，對應到此手機為8533 MT/s的實作，相當驚人!! 仔細觀察圖2，我們注意到CA匯流排的電壓擺幅對典型LPDDR記憶體裝置而言相當大。進一步檢查後，我們得出結論：即使在8533 MT/s運行下，CPU仍讓記憶體CA匯流排處於unterminated模式。這一點同樣令人驚訝，也解釋了手機如何在極低功耗下仍能提供如此高效能。
圖2：在高頻寬示波器上顯示的CA匯流排眼圖
關於「Unterminated」探測的一些說明
雖然圖2的結果出乎意料地良好，但理解其原因非常重要。在一般的interposer設計中，探測無終端訊號往往是個惡夢。原因如圖3所示：典型interposer會有一段較長的走線，從記憶體BGA陣列底部一路延伸到interposer邊緣，以便連接示波器探針。而示波器探棒針本身又是高阻抗輸入。結果就是在記憶體球點與示波器探針之間產生一連串反射，不斷來回反彈。因此，當被量測訊號處於無終端狀態時，傳統interposer通常會顯示「塌陷」的眼圖。這種現象可參考圖4。
圖3：擷取無終端訊號所面臨的挑戰
圖4中的眼圖與圖2完全來自同一支手機，且執行相同的記憶體壓力測試。唯一差別在於：圖2使用的是Introspect的integrated-tip interposer與RSH探棒，而圖4則使用一般interposer搭配高阻抗探棒。因此，在2.133Gbps(1.066 GHz)資料速率下，傳統interposer中的反射造成過大的訊號損耗，導致眼圖明顯變得更為閉合。
圖4：與圖2相同訊號，但使用傳統interposer量測
DQ匯流排波形
圖5顯示同一支手機的資料匯流排(DQ)，分別使用一般interposer與 Introspect integrated-tip interposer進行量測。由於DQ匯流排在8533 MT/s下運作，因此其電壓層級符合LPDDR5的規範，也因此屬於「有終端」模式。然而問題在於資料速率極高。使用一般interposer時(左圖)，眼圖品質較差；相對地，使用Introspect integrated-tip interposer(右圖)即使在8533 MT/s下仍能呈現非常開闊的眼圖。
圖5：同一手機的 DQ 匯流排波形
總結
本文中，我們使用Introspect integrated-tip interposer與RSH2主動式探棒對智慧型手機進行探測。我們的發現相當有趣：即使在8533 MT/s的高速運作下，手機仍將CA匯流排維持在無終端模式。更重要的是，Introspect的探測方案在CA匯流排(無終端模式)與DQ匯流排(有終端模式)上都呈現出非常乾淨的眼圖。如果您需要進行示波器主動式探針量測，歡迎與我們聯絡，以了解更多資訊，並體驗我們訊號擷取方案的便利性。
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