什么是PPR

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PPR，即Post Package Repair，封裝后修復技術，是一種對封裝后內存顆粒的故障進行修復的技術。為什么強調封裝后呢？是因為更早期的時候這種技術是用于封裝前的內存故障修復，即在wafer上對還未切割、封裝的內存芯片進行修復。

最早在JEDEC DDR4 SDRAM標準中對PPR技術有比較規范的定義，允許SDRAM顆粒在發現內存故障后，對具體的某一個故障地址（Rank/BankGroup/Bank/Row）所在的行進行整行替換修復（Row Repair），所有SDRAM內存原廠要在每個BankGroup區域預留至少一個冗余行（Redundant Row）。當然，有些內存原廠預留的冗余空間會多于規范所要求的數量，甚至是每個Bank預留了1-2個冗余行，以用于內存故障修復替換。

PPR的修復方式主要分為hPPR（Hard PPR）和sPPR（Soft PPR），在JEDEC DDR5 SDRAM標準中新增了mPPR（MBIST PPR）的定義。在不同的場景下，根據需求選擇不同的PPR模式，配合BMC、BIOS、OS實現一系列高級RAS特性。

Hard PPR

JEDEC標準中的定義，DDR5 SDRAM通過PPR修復技術，可以在一個BankGroup中修復替換至少一個行地址。hPPR修復資源使用記錄可以記載在DRAM的模式寄存器之中（MR54/55/56/57），在實施PPR修復之前可以查詢對應的MR寄存器獲取修復資源使用情況。

值得注意的是，hPPR是一種永久性、不可逆的修復，通過高壓熔斷指定行的Electric-fuse，并將對應行地址重新映射到新的冗余行后，熔斷絲無法重新回退到熔斷前的狀態。因此為了防止一些誤操作導致非預期的修復動作發生，規范中要求控制器需要配置使能DRAM對應的模式寄存器并輸入一串秘鑰（sequential MRW guard key）才可以進入PPR模式。

PPR的修復主要是通過控制器對DRAM下發一系列的ACT、WRA、PRE命令組合，來完成整個修復過程，有興趣的同學可以直接查看JEDEC規范，此處不再贅述。

Soft PPR

sPPR與hPPR的修復方式大體接近，不同的是sPPR是暫時性的而hPPR是永久性的修復，sPPR不會物理上熔斷efuse，只是邏輯上的重映射，只要DRAM重置或者掉電，這個修復動作就會被復原。

sPPR的修復替換速度比hPPR更快，且修復動作不會被記錄在對應的模式寄存器上，修復資源限制是每個BankGroup有一個冗余行（默認）或每個Bank有一個冗余行（可選）。

通過hPPR方式耗盡冗余行資源的BankGroup，無法再進行sPPR。對一個已耗盡冗余行資源的BankGroup發送修復命令序列，DRAM會忽略這次修復命令跳過修復。

mPPR

mPPR，Memory Build-In Self Test Post Package Repair，其中MBIST即內存內置自檢技術，mPPR則是在MBIST完成后對發現的內存故障進行修復的技術，修復方式與hPPR/sPPR類同。

MBIST和mPPR是不同但相關聯的兩個階段，主機控制器端通過對DRAM的模式寄存器MR23寫入對應OP CODE并對模式寄存器MR24發送一串秘鑰（GUARD KEY），進入MBIST流程，MBIST使用原廠提前預設的測試算法對DRAM進行測試并找出故障單元地址，MBIST完成后，主機控制器端讀取模式寄存器MR22判斷是否有故障被找到，并決定是否要進行mPPR，而mPPR完成后，也需要再次讀取模式寄存器MR22確認修復狀態，如果是“Fail Remain”狀態，主機控制器端再進一步決策是否要繼續進行新一輪的MBIST或mPPR。

mPPR的修復資源與hPPR/sPPR的修復資源不共用，相互獨立。mPPR動作主要發生于內存上電初始化自檢階段，檢測出故障并修復后，會立即將狀態更新至模式寄存器MR22中。

結語

內存修復技術不算新技術，十幾年前就被幾大內存原廠應用于wafer級的修復，助力DRAM良率提升，存儲陣列周邊除了設計有冗余行，也設計有冗余列，即可以進行列地址的替換修復，修復方式除了電氣熔斷修復替換，還有激光修復的方式。從DDR4開始，PPR技術才正式在原廠下游開始應用，可以配合許多模塊（BMC/BIOS等），構建更高級的檢錯、容錯特性及故障預測預防系統，提高產品RAS能力。

本文參考資料：JESD79-5C.01_v1.31