什么是PPR

PPR，即Post Package Repair，封装后修复技术，是一种对封装后内存颗粒的故障进行修复的技术。为什么强调封装后呢？是因为更早期的时候这种技术是用于封装前的内存故障修复，即在wafer上对还未切割、封装的内存芯片进行修复。

最早在JEDEC DDR4 SDRAM标准中对PPR技术有比较规范的定义，允许SDRAM颗粒在发现内存故障后，对具体的某一个故障地址（Rank/BankGroup/Bank/Row）所在的行进行整行替换修复（Row Repair），所有SDRAM内存原厂要在每个BankGroup区域预留至少一个冗余行（Redundant Row）。当然，有些内存原厂预留的冗余空间会多于规范所要求的数量，甚至是每个Bank预留了1-2个冗余行，以用于内存故障修复替换。

PPR的修复方式主要分为hPPR（Hard PPR）和sPPR（Soft PPR），在JEDEC DDR5 SDRAM标准中新增了mPPR（MBIST PPR）的定义。在不同的场景下，根据需求选择不同的PPR模式，配合BMC、BIOS、OS实现一系列高级RAS特性。

Hard PPR

JEDEC标准中的定义，DDR5 SDRAM通过PPR修复技术，可以在一个BankGroup中修复替换至少一个行地址。hPPR修复资源使用记录可以记载在DRAM的模式寄存器之中（MR54/55/56/57），在实施PPR修复之前可以查询对应的MR寄存器获取修复资源使用情况。

值得注意的是，hPPR是一种永久性、不可逆的修复，通过高压熔断指定行的Electric-fuse，并将对应行地址重新映射到新的冗余行后，熔断丝无法重新回退到熔断前的状态。因此为了防止一些误操作导致非预期的修复动作发生，规范中要求控制器需要配置使能DRAM对应的模式寄存器并输入一串秘钥（sequential MRW guard key）才可以进入PPR模式。

PPR的修复主要是通过控制器对DRAM下发一系列的ACT、WRA、PRE命令组合，来完成整个修复过程，有兴趣的同学可以直接查看JEDEC规范，此处不再赘述。

Soft PPR

sPPR与hPPR的修复方式大体接近，不同的是sPPR是暂时性的而hPPR是永久性的修复，sPPR不会物理上熔断efuse，只是逻辑上的重映射，只要DRAM重置或者掉电，这个修复动作就会被复原。

sPPR的修复替换速度比hPPR更快，且修复动作不会被记录在对应的模式寄存器上，修复资源限制是每个BankGroup有一个冗余行（默认）或每个Bank有一个冗余行（可选）。

通过hPPR方式耗尽冗余行资源的BankGroup，无法再进行sPPR。对一个已耗尽冗余行资源的BankGroup发送修复命令序列，DRAM会忽略这次修复命令跳过修复。

mPPR

mPPR，Memory Build-In Self Test Post Package Repair，其中MBIST即内存内置自检技术，mPPR则是在MBIST完成后对发现的内存故障进行修复的技术，修复方式与hPPR/sPPR类同。

MBIST和mPPR是不同但相关联的两个阶段，主机控制器端通过对DRAM的模式寄存器MR23写入对应OP CODE并对模式寄存器MR24发送一串秘钥（GUARD KEY），进入MBIST流程，MBIST使用原厂提前预设的测试算法对DRAM进行测试并找出故障单元地址，MBIST完成后，主机控制器端读取模式寄存器MR22判断是否有故障被找到，并决定是否要进行mPPR，而mPPR完成后，也需要再次读取模式寄存器MR22确认修复状态，如果是“Fail Remain”状态，主机控制器端再进一步决策是否要继续进行新一轮的MBIST或mPPR。

mPPR的修复资源与hPPR/sPPR的修复资源不共用，相互独立。mPPR动作主要发生于内存上电初始化自检阶段，检测出故障并修复后，会立即将状态更新至模式寄存器MR22中。

结语

内存修复技术不算新技术，十几年前就被几大内存原厂应用于wafer级的修复，助力DRAM良率提升，存储阵列周边除了设计有冗余行，也设计有冗余列，即可以进行列地址的替换修复，修复方式除了电气熔断修复替换，还有激光修复的方式。从DDR4开始，PPR技术才正式在原厂下游开始应用，可以配合许多模块（BMC/BIOS等），构建更高级的检错、容错特性及故障预测预防系统，提高产品RAS能力。

本文参考资料：JESD79-5C.01_v1.31