一. Introduction介紹
本文將提供一些在進行 NXP i.MX RT1170 的 SDRAM Layout 時，遇到的實際範例；以及遇到狀況時的解決辦法或補救措施。
二. 實際範例
這裡先提供兩張錯誤示範的圖：
1. 下圖中的棕線是 SDRAM Data 的走線，藍色及紫色是走線對應的參考平面層，可以看到走線橫跨兩個平面，中間還斷開了，這就是參考平面不連續，會對訊號品質造成不良的影響。
2. 下圖中的藍線是 SDRAM Address 的走線，粉色是走線對應的參考平面層，可以看到黃框處的參考平面上有一段走線，造成平面被切割開來，導致了參考平面不連續。
3. 以下是較好的佈線圖，有考慮到 SDRAM 佈線時需要注意的幾個點；
*可以看到這是一組 D00 ~ D07 + DML 的 Data 線組，所有走線的線寬皆為 5mil 以符合 impedance controlled；
*為了符合線組等長的規範，最左側的線 ( SDRAM_DML ) 特意繞得比較長，其餘線也有進行不同程度的調整使整組線的線長趨於相等；
*下方的藍色則是走線對應的參考平面層，可以看到參考層完整覆蓋了全部的走線，而且中間也沒有斷開或被切割，保持一個完整的平面。
總結下來 SDRAM Layout 有三大重點：
1. 阻抗控制
2. 等長
3. 參考層
1. 在進行走線時，有時會遇到 Data Pin 互相交錯繞不出來或沒空間繞等長等問題，例如 i.MX RT1170 為 BGA 的封裝，有時靠內的 Pin 會比較難往外拉線。為了解決這個問題，可以考慮使用 switch 的技巧，將 Data pin 互相交換。
具體原理是因為 SDRAM 僅負責 Data 的存取，並不進行解析，故透過 switch 寫入的 Data 在被讀取回去時，會再反向 switch 還原成原本的資料，對 MCU 來說讀回來的 Data 跟當初寫入的 Data 是相同的；參考下方示意圖可以發現，雖然從 MCU D0 傳的資料寫入了 SDRAM 的 D3，但讀取時 D0 也是從 D3 把資料讀回來的，透過這個技巧可以解決一些走線交錯或沒有空間繞等長的情況。
但在進行交換時有以下幾點需要注意：
1. 負責傳輸同一個 Byte 的 Data Pin 才能彼此 switch，其中 DM Pin 不可與其他 Data Pin 進行 switch，因為整組 Data Pin 要與其比對確定哪些是有效位元。
2. 負責傳輸不同 Byte 的 Data Pin 可以整組 switch，例如 D0~D7+DM0 跟 D8~D15+DM1 可以整組 swtich，只要確保傳輸的每個 Byte 還是完整的值。
3. Control Pin 則全部不可進行交換，因為 SDRAM 需要讀取 Control Pin 傳來的值進行定址和操作，同時在進行初始化時也須透過 Control Pin 發送固定的值，任意交換會導致無法正常的 Initial，或是 Read / Write 到錯誤的位址。
*Control Pin 不可進行 switch
2. 有時會遇到走線途中不得不切換參考平面的情況，
此時可以透過在切換處新增 VIA 和 Stitching Capacitor 的方式來解決，更改電流回流的路徑，讓走線能保持同一個參考平面，但在規劃時因盡量避免這種情況；
以下是示意圖，可以想像成這是一對 Differential 的高速訊號線，紅線走在 Top 層，對應的參考平面是第二層 ( GND )，藍線走在 Bottom 層，對應的參考平面是第三層 ( VCC )；
上下的兩個電容就是 Stitching Capacitor，左側的 VIA 連到原本的參考平面 ( GND )，右側的 VIA 連到新的參考平面 ( VCC )，透過電容將兩個參考平面 " 縫合 " 起來，保持走線的參考平面連續性。
以下是在進行 i.MX RT1170 的 SDRAM Layout 時實際遇到的情況，可以看到圖中許多走線都有進行換層 ( 綠線和棕線 )，兩者的參考層個別為 GND 和電源，若是不管會造成參考層不連續，導致信號品質變差甚至錯誤。
故圖中增加的電容就是 Stitching Capacitor，上端透過 VIA 連到 GND ( 綠線的參考層 )，下端透過 VIA 連到 SDRAM_3V3 ( 棕線的參考層 )，在走線有換層的情況下保持了參考層的連續性。
四. 結語
進行 SDRAM 的 Layout 設計時，需要注意許多細節，包括信號傳輸路徑、電源和接地的佈局、信號線的匹配和阻抗控制等。此外，還需要考慮 EMI 和 ESD 等問題，以確保設計的可靠性和穩定性。
設計過程中需要仔細考慮各種因素，並遵循相應的設計規範和標準，以確保設計的性能和可靠性。在實際設計中，需要不斷優化和調整，並進行必要的測試和驗證，以確保設計的成功實現。
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