随着处理器性能的迅速发展,对接口电路的要求也越来越高。DDR3是目前广泛使用的一种高速接口技术,DDR3 IO是实现高速传输的关键技术。DDR3 IO设计面临的主要挑战有:随着接口电压的降低,设计对驱动能力提出了更高的要求;由于输出信号频率的提高,信号通过板级传输线容易在终端形成反射;栅氧的厚度越来越薄,对ESD防护电路提出了更高的要求等。本文针对上述问题,对DDR3IO单元关键电路进行研究,主要工作包括:(1)为了实现IO接口电路的高性能设计,发送器采用具有大尺寸MOS管驱动的片内ODT电路设计,使输出信号产生大的输出电流,以驱动长传输线大电容负载。为了提高传输信号读出速度,接收器采用两级运算放大器做比较读出电路,以快速精确比较放大输出信号。通过收发器片内ODT电路和两级运放电路的设计与优化,使IO接口电路的数据率达到2133Mbps,满足JEDEC的设计规范和设计要求。(2)为了提高IO接口电路的信号完整性,采用合适的拓扑结构来减少或防止传输线反射,数据信号通过串联端接拓扑结构来改善传输线反射,其他控制和地址信号采用并联端接拓扑结构来减小传输线反射。采用片外OCT校准单元来校准片内ODT内阻,可编程的片内ODT结构能产生合适的片内内阻,以提高输出信号传输质量。SS Corner下,数据率为2133Mbps,在电源和地上均加入7.5nH的电感,串联端接眼图数据窗口可达228ps,抖动为33.9ps;并联端接眼图数据窗口可达133ps,抖动为23.3ps。(3)为了提高IO接口电路的可靠性,采用了反向箝位二极管、电阻限流、GGNMOS、GDPMOS和RCNMOS相组合的方式来快速泄放ESD电流。ESD HBM模式下,最高支持4KV ESD电压,设计的可靠性良好。