SSD测试专题(二)

NandFlash & DDR SI测试

NandFlash 测试

首先说说为什么要测试,在常见的SSD研发流程中,有NandFlash应用分析团队对NandFlash 进行应用分析及相关的信号测试,然后将较优的特性参数值整理成表,交由固件团队进行设计开发固件。需要硬件设计工程师注意的部分,也会进行提醒。但这些都在研发阶段完成,目前国内大多的消费级SSD模组厂,并没有看中这一块的测试。在PCB的layout及板材厚度,走线方式上,都会影响到最终NandFlash 的信号质量,测试最主要的是给出一个合理的证明,在硬件最终实现上,IO及时序信号无问题。
在NandFlash 的SI测试中,我们需要关注的主要是IO眼图以及控制信号时序。
在硬件上,测试NandFlash的信号质量与完整性,需要关注的是末端信号,如写时,IO经SSD主控下
发至NandFlash ,则末端为NandFlash,而在读时,IO经NandFlash 发送至SSD主控端,因此读情况下
末端在SSD主控测,遵循最远端信号测量的原理来进行测试。小如消费级SSD,常见的有4CH/8CH,而企业级常见的有8CH/12CH/16CH,需要合理的挑选测试CH,避免无效重复的测试工作,合理规划测试CH能够大幅减少测试资源的浪费。在IO压力中,固件会处理将每一笔IO写入到NandFlash对应的Die中,因此测试时,最优选择最大IO压力模型以保证示波器可实时抓取到所测试CH的眼图和控制信号时序。

测试环境条件重点说明

通常在SSD单板上,预留出给到硬件测试工程师进行NandFlash SI测试的测试点并不算多,而且不会很方便,好一点的会通过一个interface治具,将需要测试的点通过此治具引出,测试时只需要将探头点在此位置即可捕捉,但操作上会存在探头接触不良,地线未统一,测试点附近有开关电源感染等等因素影响,导致测试时抓取的波形较差,或直接在测试过程中挂盘。此问题同样存在于DDR SI测试中。

控制信号时序

NandFlash 的控制信号时序测试,需要测试工程师了解这些控制信号的工作原理,如WE/RE,写/读使能信号,则表明此控制信号时序所发生的阶段不一样(CE/ALE/WP等等控制信号测试原理一致),其次还需要了解此信号的管脚是MOS驱动,还是LVPECL,还是LVTTL驱动等等,这关系到示波器触发捕捉时的触发电压设定。可以通过Datasheet来获取NandFlash的IO电压及工作电压来进行初步判定,同时控制信号时序图也在Datasheet上标注出来,测试工程师按照时序图来进行抓取即可。

IO眼图

眼图之于高速信号测试,是非常必要且重要的。无论是在PCIe协议测试,还是RF射频模块测试,都有着极其重要的意义。在NandFlash 的眼图测试中,测试工程师主要关注的便是眼图的质量
网上找到的眼图案例,侵权则删
在测试时,由于目前NandFlash 的Clock 信号大都采用一对差分信号来通讯,因此,我们需要捕捉的则是每一个Data信号对于差分Clock的眼图。如有差分探头,则一个差分探头,一个带宽合适的有源探头即可。若无差分探头,则需要保证测试Clock 的两组有源探头必须严格共地。通过眼图,我们需要直接抓取的有NandFlash的工作频率,IO的建立时间与保持时间,同时需要关注眼宽,眼高和是否存在过冲,回沟等情况。

注意:在常见的SSD方案上,通常会开启NandFlash 的ODT,以实现信号的末端电阻匹配,减少信号反射(阻抗不连续通常都会造成)。而在测试过程中,我们则需要关闭ODT来进行测试。

时钟测试

NandFlash 的时钟测试,主要需要测量时钟的频率,幅值,随机抖动,确定性抖动(TJ/RJ/DJ)等。目前较好的示波器配套软件都可以直接测试时钟,并生成对应的抖动分布报告。

DDR SI测试

DDR SI测试与NandFlash的大同小异,最主要的差异点在于ECC机制上,企业级无论是DDR还是SSD上的Dram Cache上,都是有做ECC的,因此在IO信号抓取上需要区分ECC位的IO信号,其他的测量方法上与NandFlash SI测试并无太大区别。


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