6 research outputs found

    Mitigation of Sampling Errors in VCO-Based ADCs

    Full text link

    A LPDDR4 MEMORY CONTROLLER DESIGN WITH EYE CENTER DETECTION ALGORITHM

    Get PDF
    학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2016. 2. 김수환.The demand for higher bandwidth with reduced power consumption in mobile memory is increasing. In this thesis, architecture of the LPDDR4 memory controller, operated with a LPDDR4 memory, is proposed and designed, and efficient training algorithm, which is appropriate for this architecture, is proposed for memory training and verification. The operation speed range of the LPDDR4 memory specification is from 533Mbps to 4266Mbps, and the LPDDR4 memory controller is designed to support that range of the LPDDR4 memory. The phase-locked loop in the LPDDR4 memory controller is designed to operate between 1333MHz and 2133MHz. To cover the range of the LPDDR4 memory, the selectable frequency divider is used to provide operation clock. The output frequency of the phase-locked loop with divider is from 266MHz to 2133MHz. The delay-locked loop in the LPDDR4 memory controller is designed to operate between 266MHz and 2133MHz with 180˚ phase locking. The delay-locked loop is used each training operation, which is command training, data read and write training. To complete training in each training stage, eye center detection algorithm is used. The circuits for the proposed eye center detection algorithm such as delay line, phase interpolator and reference generator are designed and validated. The proposed 1x2y3x eye center detection algorithm is 23 times faster than conventional two-dimensional eye center detection algorithm and it can be implemented simply. Using 65nm CMOS process, the proposed LPDDR4 memory controller occupies 12mm2. The verification of the LPDDR4 memory controller is performed with commodity LPDDR4 memory. The verification of all training sequence, which is power on, initializing, boot up, command training, write leveling, read training, write training, is performed in this environment. The low voltage swing terminated logic driver and other several functions, including write leveling and data transmission, are verified at 4266Mbps and the entire LPDDR4 memory controller operations from 566Mbps to 1600Mbps are verified. The proposed eye center detection algorithm is verified from 566Mbps to 2843Mbps.CHAPTER 1 INTRODUCTION 1 1.1 MOTIVATION 1 1.2 INTRODUCTION 5 1.3 THESIS ORGANIZATION 7 CHAPTER 2 LPDDR4 MEMORY CONTROLLER DESIGN 8 2.1 DIFFERENCE BETWEEN LPDDR3 AND LPDDR4 MEMORY 8 2.1.1 ARCHITECTURAL DIFFERENCE BETWEEN LPDDR3 AND LPDDR4 MEMORY 10 2.1.2 SOURCE SYNCHRONOUS MATCHED SCHEME AND UNMATCHED SCHEME 11 2.1.3 LOW VOLTAGE SWING TERMINATED LOGIC DRIVER AND TERMINATION SCHEME 12 2.2 LPDDR4 MEMORY CONTROLLER SPECIFICATION 15 2.3 DESIGN PROCEDURE 18 CHAPTER 3 LPDDR4 MEMORY CONTROLLER ARCHITECTURE BASED ON MEMORY TRAINING 20 3.1 LPDDR4 MEMORY TRAINING SEQUENCE 20 3.2 LPDDR4 MEMORY TRAINING EYE DETECTION ALGORITHM 24 3.2.1 EYE CENTER DETECTION 24 3.2.2 1X2Y3X EYE CENTER DETECTION ALGORITHM 27 3.3. LPDDR4 MEMORY CONTROLLER DESIGN BASED ON MEMORY TRAINING 31 3.3.1 ARCHITECTURE FOR MEMORY BOOT UP AND POWER UP 31 3.3.2 CLOCK PATH ARCHITECTURE AND CLOCK TREE 34 3.3.3 COMMAND TRAINING AND COMMAND PATH ARCHITECTURE 35 3.3.4 WRITE LEVELING AND DATA STROBE TRANSMISSION PATH ARCHITECTURE 39 3.3.5 READ TRAINING AND READ PATH ARCHITECTURE 41 3.3.6 WRITE TRAINING AND WRITE PATH ARCHITECTURE 43 3.3.7 NORMAL READ/WRITE OPERATION AND MARGIN TEST 46 CHAPTER 4 LPDDR4 MEMORY CONTROLLER ARCHITECTURE MODELING AND CIRCUIT DESIGN 48 4.1 OVERALL LPDDR4 MEMORY CONTROLLER ARCHITECTURE MODELING 48 4.2 SIMULATION RESULT OF LPDDR4 MEMORY CONTROLLER MODELING 51 4.3 LPDDR4 MEMORY CONTROLLER CIRCUIT DESIGN 61 4.3.1 PHASE-LOCKED LOOP 61 4.3.2 DELAY-LOCKED LOOP 65 4.3.3 TRANSMITTER OF LPDDR4 MEMORY CONTROLLER: WRITE PATH 70 4.3.4 DE-SERIALIZER WITH CLOCK DOMAIN CROSSING 75 CHAPTER 5 MEASUREMENT RESULT OF LPDDR4 MEMORY CONTROLLER 77 5.1 LPDDR4 MEMORY CONTROLLER MEASUREMENT SETUP 77 5.1.1 LPDDR4 MEMORY CONTROLLER FLOOR PLAN AND LAYOUT 77 5.1.2 PACKAGE AND TEST BOARD 79 5.2 LPDDR4 MEMORY CONTROLLER SUB-BLOCK MEASUREMENT 81 5.2.1 PHASE-LOCKED LOOP 81 5.2.2 DELAY-LOCKED LOOP 83 5.2.3 200PS AND 800PS DELAY LINE 85 5.2.4 VOLTAGE REFERENCE GENERATOR 86 5.2.5 PHASE INTERPOLATOR 87 5.3 LPDDR4 MEMORY SYSTEM OPERATION MEASUREMENT 90 CHAPTER 6 CONCLUSION 93 APPENDIX OPERATION FLOW CHART OF THE PROPOSED LPDDR4 MEMORY CONTROLLER 95 BIBLIOGRAPHY 118 KOREAN ABSTRACT 124Docto

    Design and investigation of nanometric integrated circuits for all-digital frequency synthesisers

    Get PDF
    Disertacijoje nagrinėjami daugiajuosčių dažnio sintezatorių blokai, modeliai bei jų kūrimas taikant nanometrines integrinių grandynų technologijas. Iškeliama ir įrodoma hipotezė, kad taikant nanometrines technologijas visiškai skaitmeniniai dažnio sintezatoriai įgalina gauti parametrus, reikiamus daugiajuosčiams belai- džio ryšio siųstuvams-imtuvams. Darbo tikslas – sukurti visiškai skaitmeninio dažnio sintezatoriaus blokus, kuriuos naudojant galima pasiekti reikiamus sinte- zatoriaus, skirto daugiajuosčiams belaidžio ryšio siųstuvams-imtuvams, paramet- rus taikant nanometrines integrinių grandynų gamybos technologijas. Darbe išsp- ręsti tokie uždaviniai: ištirtos dažnio sintezatorių struktūros ir sukurta struktūra, tinkama įgyvendinti taikant nanometrines technologijas, sukurti ir ištirti siūlomos struktūros sintezatorių sudarančių blokų modeliai ir integriniai grandynai. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatū- ros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai ir keturi priedai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašo- mas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma ty- rimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, gi- namieji teiginiai bei disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje apžvelgiamos dažnio sintezatorių rūšys, aprašomi pag- rindiniai dažnio sintezatorių parametrai ir dažniausiai naudojamos kokybės funk- cijos. Apžvelgiami dažnio sintezatorių modeliai ir jų veikimas fazės ir dažnio sri- tyse. Aprašomi visiškai skaitmeninio dažnio sintezatoriaus triukšmų šaltiniai. Skyriaus pabaigoje suformuluojami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pasiūlyta ir taikoma nauja kokybės funkcija, leidžianti at- likti daugiajuosčių dažnio sintezatorių palyginamąją analizę. Iškeliami reikalavi- mai pagrindiniams sintezatoriaus blokams, nagrinėjami laikinio skaitmeninio kei- tiklio skiriamosios gebos didinimo būdai, sukurtas naujas laikinio skaitmeninio keitiklio modelis. Siūloma dažnio sintezatoriaus struktūra daugiajuosčiams siųs- tuvams-imtuvams. Trečiajame skyriuje pagal iškeltus reikalavimus daugiajuosčio dažnio sinte- zatoriaus blokams, taikant kompiuterinių skaičiavimų ir eksperimentinius meto- dus yra kuriami ir tiriami laikinio skaitmeninio keitiklio, skaitmeniniu būdu val- domo generatoriaus bei skaitmeninio filtro integriniai grandynai. Disertacijos tema yra atspausdinti 7 moksliniai straipsniai: 4 – mokslo žurna- luose, įtrauktuose į Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazę, 1 – tarp- tautinių konferencijų medžiagoje, įtrauktoje į Clarivate Analytics Proceedings duomenų bazę, 2 – mokslo žurnaluose, referuojamuose kitose tarptautinėse duo- menų bazėse. Disertacijoje atliktų tyrimų rezultatai buvo paskelbti devyniose mokslinėse konferencijose Lietuvoje ir užsienyje
    corecore