インテグリティな技術コラム(8) ―― メモリ・バスの周波数特性と転送速度

●高速転送のために負荷の数を減らす

　転送速度を上げるためにはバスの周波数帯域を広げればよい，ということが分かりました．メモリの端子容量が負荷となって帯域を下げているので，まずは端子容量を減らすことが第一の対応です．メモリ素子のプロセスの微細化により，端子容量は確実に減少してきました．図7は転送速度を500Mbpsに固定し，端子容量を変化させたときのアイ・パターンの変化を示しています．

図7　端子容量とアイ・パターン

　端子容量の減少により，アイ開口が広くなることが分かります．ただそれだけでは，高速化の要求に対応できません．最も効果的なのは，負荷の数を減らすことです．図8のように，負荷を半分の2個にしました．

図8　負荷が2個のSSTL回路

　図9はそのときの周波数特性で，帯域は138MHzから294MHzと倍以上に広がりました．

図9　負荷が2個のときの周波数特性

　図10はこのときのアイ・パターンです．

図10　負荷が2個のときにアイ・パターン

　ただし，負荷を減らすと搭載可能なメモリの数が減少するので，図8の回路を2チャネル用いて，いわゆるデュアルチャネル化しました．DDR3では，これをさらに3チャネルに増やし，帯域幅を単純計算で6倍に増加させました．

●行く着く先は，ポイント・ツー・ポイントの1対1伝送

　4個の負荷の1チャネルから2個の負荷の2チャネルになって転送速度は向上し，多チャネル化によるバンド幅の向上が達成できました．この傾向が続くなら，「次は1個の負荷で4チャネル」になることは，専門家でなくても想像がつきます．負荷が1個はもはやバスではなく，ポイント・ツー・ポイントの1対1伝送です．

　DDR3の後継のDDR4について，正式にはアナウンスされていませんが，噂によるとこのようになりそうです．メモリ・モジュールの増設はどうするのか，そんなに帯域幅を必要としない装置ではどうなるのか，少しややこしくなりそうです．

うすい・ゆうぞう
シグナル インテグリティ コンサルタント
http://home.wondernet.ne.jp/~usuiy/