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高速高密度PCB设想的新挑衅概述 - PCB制作相干

宣布时辰:2015-08-17 08:48:59 分类:材料中间

 高速高密度PCB设想的新挑衅概述

若何操纵进步前辈的EDA东西和优化的体例和流程,高品质、高效力的实现设想,已成为体系厂商和设想工程师不得不面对的题目。

  热点:从旌旗灯号完整性向电源完整性转移

谈到高速设想,人们起首想到的便是旌旗灯号完整性题目。旌旗灯号完整性首要是指旌旗灯号在旌旗灯号线上传输的品质,当电路中旌旗灯号能以请求的时序、延续时辰和电压幅度达到领受芯片管脚时,该电路就有很好的旌旗灯号完整性。当旌旗灯号不能普通呼应或旌旗灯号品质不能使体系持久不变任务时,就呈现了旌旗灯号完整性题目,旌旗灯号完整性首要表此刻提早、反射、串扰、时序、振荡等几个方面。普通以为,当体系任务在50MHz时,就会发生旌旗灯号完整性题目,而跟着体系和器件频次的不时爬升,旌旗灯号完整性的题目也就愈发凸起。元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的规划、高速旌旗灯号的布线等这些题目城市引发旌旗灯号完整性题目,致使体系任务不不变,乃至完整不能普通任务。

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旌旗灯号完整性手艺颠末几十年的成长,其现实和阐发体例都已较为成熟。对旌旗灯号完整性题目,陈兰兵以为,旌旗灯号完整性不是某小我的题目,它触及到设想链的每个关头,岂但体系设想工程师、硬件工程师、PCB工程师要斟酌,乃至在制作时也不能轻忽。处理旌旗灯号完整性题目,必须借助进步前辈的仿真东西,如Cadence的SPECCTRAQuest便是不错的仿真东西,操纵它能够在设想前期停止建模、仿真,从而构成束缚法则指点前期的规划布线,进步设想效力。跟着Cadence 在本年6月推出的特地针对千兆赫旌旗灯号的仿真器MGH——它是业界首个能够在几秒以内实现数万BIT千兆赫旌旗灯号的仿真器——旌旗灯号完整性手艺更臻完美。

绝对旌旗灯号完整性,电源完整性是一种较新的手艺,它被以为是高速高密度PCB设想今朝大的挑衅之一。电源完整性是指在高速体系中,电源传输体系(PDS power deliver system)在差别频次上,阻抗特征差别,使PCB板上电源层与地层间的电压在电路板的遍地不尽不异,从而形成供电不持续,发生电源噪声,使芯片不能普通任务;同时因为高频辐射,电源完整性题目还会带来EMC/EMI题目。若是不能很好地处理电源完整性题目,会严峻影响体系的普通任务。

凡是,电源完整性题目首要经由过程两个路子来处理:优化电路板的叠层设想及规划布线,和增添退耦电容。退耦电容在体系频次小于300 ~ 400MHz时,能够起到遏止频次、滤波和阻抗节制的感化,在得当的地位安排适合的退耦电容有助于减小体系电源完整性的题目。可是当体系频次更高时,退耦电容的感化很小。在这类环境下,只要经由过程优化电路板的层间距设想和规划布线或其余的下降电源、地噪声的体例(如恰当婚配下降电源传输体系的反射题目)等来处理电源完整性题目,同时遏止EMC/EMI.

对旌旗灯号完整性和电源完整性之间的干系,陈兰兵以为:“旌旗灯号完整性是时域的观点,比拟好懂得,而电源完整性倒是频域的观点,难度比旌旗灯号完整性大,但在某些方面和旌旗灯号完整性又有雷同的地方。电源完整性对工程师的手艺请求更高,对高速设想而言,是一个新的挑衅。它岂但触及到板级,同时触及到芯片和封装级。倡议处置高速电路板设想的工程师在处理了旌旗灯号完整性的根本上再做电源完整性。”据先容,Cadence的电源完整性东西PI已推向市场,并已胜利利用到良多客户的设想中。 

经由过程仿真 “软”化你的设想

仿真是对把各方面题目都斟酌出来的假造原型的测试。因为设想愈来愈庞杂,工程师不能够把每种计划都拿来实行,此时只能借助进步前辈的仿真取代实验停止判定。

明天的体系设想,除面对高速高密度电路板所带来的挑衅外,产物疾速面世的压力更是使仿真成为体系设想必不可少的手腕。设想者但愿操纵进步前辈的仿真东西,在设想阶段即找出题目,从而高效力、高品质地实现体系设想

传统的电路板设想,工程师很少借助仿真的手腕。更多的时辰是操纵下游芯片厂商供给的参考设想设想指点法则(即白皮书),连系工程师的现实经历停止设想,而后将设想出产出来的原型机停止频频测试实验、找出题目、点窜设想,如许循环往复,直至题目根基全数处理。立即偶然接纳仿真东西停止设想,也只范围于部分电路。点窜电路象征着时辰上的提早,这类提早在产物疾速面世的压力下是没法接管的,特别对大型体系,一处小小的点窜或许须要将全部设想颠覆重来,正所谓“牵一发而动满身”,它给厂商带来的丧失是没法估计的。

产物品质的难以保障、开辟周期的不可控、对工程师经历的过度依靠……这些身分使上述设想体例难以应答愈来愈庞杂的高速高密度PCB设想所带来的挑衅,因此必须借助进步前辈的仿真东西加以处理。“下游芯片厂商给的设想计划是成立在他们本身榜样的根本上的,而体系厂商的产物和下游厂商的榜样不能够完整一样;同时,一个芯片的设想请求能够和另外一个的彼此抵触,这时候必须经由过程仿真来肯定设想计划。”陈兰兵说。

从某种意思上讲,仿真便是让软件在假造原型上实现之前须要经由过程对物理原型的测试能力够实现的功效评估,是一种加倍“软”化和加倍经济的计划。

可是高速高密度电路板的仿真和传统的仿真又有所差别。Mentor Graphics公司手艺工程师尤立夫先容:“传统的仿真是针对道理图而做的,它只是加鼓励,看输入,由此来判定功效是不是准确;而高速仿真是在功效准确的条件下,看设想的机能若何,它既针对道理图,同时针对PCB设想。”操纵仿真东西,能够判定哪个计划更切近现实需要,在知足机能请求的根本上,判定哪个的本钱更低,在机能设想和体系本钱之间找到一个均衡点。尤立夫说:“操纵仿真东西,能够判定体系改良的标的目的是不是准确,为设想指明标的目的,进步一板胜利率,使产物更快走向市场。可是,不管仿真的成果何等靠近测试成果,它都不能取代现实的测试体系。"

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