DDR SDRAM的TDQS/RDQS功能

最近在重新Study DDR的東西，看到這個TDQS的功能，來跟大家介紹一下。


TDQS是Termination Data Strobe的縮寫，這是在DDR3和DDR4 X8的SDRAM才有的功能，在X4、X16的DRAM則無此功能。

一般的DRAM是8個Data (DQ)會搭配一個Data Strobe (DQS)，所以X8 DRAM裡每8個DQ會有一個相對應的DQS。而X16的DRAM則是有16個DQ搭配2個相對應的DQS。而X4 DRAM比較特殊，它是4個DQ搭配一個DQS。

Fig. 1 是在2 slot (2 dimm)的應用時，X4和X8 DRAM混搭時的狀況。如果沒有TDQS這功能，DQSa和DQSb的負載將會不一樣，這樣會造成系統工程師在SI設計上的一大挑戰。

Fig. 1. Mixing X4 and X8 DRAMs without TDQS function. 

如Fig. 1，當有TDQS的功能時，當讀寫X4 DRAM資料時，兩個DQS (DQSa和DQSb)的loading將會一致。

Fig. 2. Mixing X4 and X8 DRAMs with TDQS function. 

DDR3/DDR4的DQS是differential signal (差動訊號)，TDQS和DM (Data Mask)共用一個接腳(ball)，而TDQS#(反相TDQS)則是用一個NU (Non-used) ball。由於在DRAM上TDQS和DM是共用同一個ball，所以TDQS和DM功能只能二擇一，也就是有TDQS功能就不會有DM，而有DM功能就無法開啟TDQS。這可由DRAM的狀態暫存器1(Mode Register 1)裡的第11個位元來控制(MR1[11])。

而RDQS是Redundant Data Strobe的縮寫，這是DDR2 X8的DRAM才有的功能，在X4、X16的DRAM則無此功能。RDQS和TDQS的功能一樣，為了就是讓X4的兩個DQS的負載能相同。然而TDQS只提供termination，RDQS除了提供termination外，還能輸出strobe。

Fig. 3. Summary of DRAM's TDQS/RDQS functions. 

看似RDQS的功能比TDQS還好，但是仔細去看PHY對X4、X8 DRAM的讀寫狀況時，會發現RDQS輸出strobe這功能是多餘的。因此DDR2提供RDQS功能，而DDR3開始就簡化成TDQS的功能了，如Fig. 3。

 
Reference:

DDR3 Termination Data Strobe Introduction, Micron Technique Note: TN-41-06

DDR2 Redundant Data Strobe Introduction, Micron Technique Note: TN-47-12

DDR4 SDRAM Standard, JESD79-4B, 2017.

DDR3 SDRAM Standard, JESD79-3F, 2013.

DDR2 SDRAM Standard, JESD79-2F, 2009.