DDR5内存PMIC

最近在一个项目上遇到关于DDR5内存设计的问题,索性就整理一下有关PMIC的知识。


目录

1、什么是PMIC?

2、为什么要把PMIC放在DDR5内存条上?

3、如果做板贴颗粒设计,PMIC是必选项还是可选项?

4、PMIC选型说明


1、什么是PMIC?

PMIC(Power Management IC),称电源管理IC,PMIC 是用于电压转换、稳压、电池管理的集成电路。它们可以处理电源系统时序,为多种负载供电,并可以在过压、欠压、过流、热故障等情况下提供保护功能。功能框图如下所示。

2、为什么要把PMIC放在DDR5内存条上?

DDR5内存条上放置PMIC,为内存模组中不同组件(DRAM、RCD、SPD hub等)提供所需的电源。从协议规范看DDR5颗粒只需要三个电源,VDD=VDDQ=1.1V,VPP=1.8V。

PMIC提供1.1 V VDD、VDDQ、VPP电源给DDR颗粒供电,更好地在DIMM上控制电源,有助于改善信号完整性和噪音。这样做个人理解主要有以下几种好处:

(1)主板设计更简洁;以服务器级模组(RDIMM)为例,连接器VIN_BULK引脚PMIC采用12V输入,还有3.3V VIN_MGMT,所以主板只需要提供2路电源给内存模组。

(2)减小电源压降。按照传统的DDR4供电架构,从主板到颗粒端,经过连接器整个电源路径会有压降,将PMIC放置在DIMM端可以减小该压降,以满足3%电压范围,具有更高稳定性。

3、如果做板贴颗粒设计,PMIC是必选项还是可选项?

可选项,如果内存颗粒是on board设计,对应的电源也可以通过LDO或DC-DC分别提供,只是从设计上PMIC更方便管理。

4、PMIC选型说明

PMIC有两个协议规范,JESD301-1和301-2

JESD301-1 PMIC50x0 Power Management IC Specification, Rev 1.0

JESD301-2 PMIC5100 Power Management IC Standard

协议JESD301-1是针对RDIMM/LRDIMM及NVDIMM,如协议描述,主要应用于服务器;

协议JESD301-2是针对SODIMM和UDIMM的,如协议描述,主要用在终端、PC以及工控、军口等。

那么问题来了,为什么要区分RDIMM和UDIMM/SODIMM的设计呢?

继续对比RDIMM和UDIMM中关于PMIC的描述,找到了关键答案。

从描述看PMIC5100输出功耗能力10.6W,而PMIC5010为15.3W,PMIC5000高达25.5W,由于RDIMM相对UDIMM/SODIMM而言多了一个器件Register,功耗相对会大一些,这便可以理解了。

在UDIMM/SODIMM内存条的引脚上会有一个PWR_EN,接PMIC5100设备,用于上电使能控制。而RDIMM上无此管脚,通过IIC配置寄存器来使能(软件在初始化阶段实现)。UDIMM颗粒设计情况下,采用两种PMIC理论上都是可行的,主要是需要注意上电使能的处理差异。

PMIC上电使能管脚处理取决于所使用的PMIC芯片,不带PWR_EN管脚的可通过I2C使能,带PWR_EN管脚的可以逻辑控制也可以通过I2C使能。UDIMM板贴颗粒设计这两种PMIC都可以选择,从设计简便性考虑,选择不带PWR_EN管脚的PMIC,直接通过IIC去配置使能即可。

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