原创 同样是BGA扇出,为什么别人设计出来的性能就是比你好!

2023-11-7 10:40 920 4 4 分类: PCB

高速先生成员--黄刚


高速先生经常会说一句话,那就是对于信号质量的优化是无极限的,这里说的优化,其实说的就是PCB的设计优化。首先肯定的是,不同的设计工程师去做同样一块PCB板的设计,做出来的肯定都不会完全一样。那不一样就意味着信号的性能有差异。举个例子,两位工程师都去设计同一款10G的高速产品的PCB信号通道,可能两位工程师能力都很强,很多的高速设计规则都能够掌握。的确,他们设计出来的产品在功能测试上都能够pass。但是在都能pass的情况下其实也能卷起来,例如在pass的前提下分别进行眼图的测试,可能一位工程师设计的这条通道是眼高200mV,另外一位工程师却达到了250mV!

虽然对于高速先生来说,也不太提倡这个内卷的方式,但是不代表不优化哈,我们的基本目标是通过合适的设计优化能够留出足够的裕量,保证板子能够顺利工作。如果在这个基础上有些客户的产品的确是需要有更严苛的要求,高速先生也同样可以欣然奉陪哈,不过可能付出的设计代价可能是更高等级的板材,更高成本的工艺能力等等。。。

开场白有点长哈,大家都有点等不及了,正题来啦!Chris最近正在研究高速信号之间在BGA扇出这个位置的串扰,大家知道,一般在BGA内,高速信号都是相邻的,因此要通过打过孔到内层,然后走出BGA,这就是所谓的BGA扇出。

这种BGA扇出结构设计对高速信号性能而言,难点就2个,一是这个扇出位置的阻抗优化,其实基本上说的就是扇出过孔的阻抗优化了;第二个就是相邻高速信号线之间的串扰了。什么!你不会还以为说的串扰主要来自于走线和走线之间的串扰吧?

BGA扇出的串扰当然主要是由扇出过孔之间导致的,因此Chris研究了在高速信号分配到不同BGA的pin位置情况下,相邻两对信号的扇出过孔串扰到底有多大的差异。没听懂什么意思吗?不要紧,Chris画了图告诉你们。

Chris设计了几个简单的BGA扇出场景,分别来模拟高速信号pin和地网络pin的不同分布方式,其实设计工程师是很容易发现它们的差异的。从左到右可以发现,相邻的两对高速差分线的pin在X方向慢慢变远,其实也就是我们在BGA的pin排列里面经常会遇到的三种高速信号pin的分布方式了。那么到底这三种方式下扇出过孔之后的串扰性能如何呢?

扇出完之后就这个样子了,为了减小变量,两对信号通过过孔是换到同一个内层扇出的哈,除了这个之外,过孔的反焊盘处理方式也是一样,另外大家可能还没注意到另外一点,那就是地过孔的数量也是一样的哈!比较三种case两对高速信号扇出的串扰?相信都不需要Chris了,设计工程师自己都能够比较出来了吧。当然Chris能告诉你们的是,他们的具体串扰值。

以25Gbps信号为例,我们看到12.5GHz这个频点上的串扰,case2比case1好了差不多10个db,case2到case3的改善就不明显了,因为已经很小了,也符合理论。


这时坐在旁边的雷豹也加入起来了,作为设计出身的他,也提出了自己的观点。他认为不同pin的分布是原理图已经定好的,当然两对高速信号的pin本身就远的话,串扰天然就好啊,这又不是设计工程师所能够改变的!

话粗理不糙,Chris当然也赞同哈,但是赞同率就没那么高。然后Chris就拿出上面的case1和雷豹说,case1是两对高速信号pin最近的case了,当然串扰也是最差的。那么它就一定没办法通过设计做优化了吗?

看到雷豹若有所思的样子,Chris决定先给雷豹打个样!同样的高速信号pin和地pin的位置不变,如果从case1变成这样呢?

然后Chris再不紧不慢的做个仿真验证下,这不就5db的串扰裕量就多起来了吗!

哦哦!雷豹突然就懂了,然后不等Chris开口,自己就跳起来先说,我还能想到其他的PCB优化方式!

好啊,那我们大家就一起等着呗!

大家也帮忙一起想想哈,pin不变的情况下,还有什么PCB优化的方式能改善原来case1的串扰呢?


PARTNER CONTENT

文章评论2条评论)

登录后参与讨论

开发工匠 2023-11-10 09:12

参考和学习,应用

luckyzy2000 2023-11-9 15:53

哈哈,是一搏的高速先生吗。。。
相关推荐阅读
一博科技 2025-02-11 14:47
当DeepSeek被问到:如何优化112Gbps信号过孔阻抗?
高速先生成员--姜杰当高速先生问DeepSeek如何优化112Gbps信号过孔阻抗时,得到的答案提纲是这样的:不得不说,DeepSeek考虑还是比较全面的,从设计到板材,从仿真到测试,面面俱到。不过,...
一博科技 2025-01-21 16:17
过孔的设计孔径是真的很重要,但高速先生也是真的不关心
高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行P...
一博科技 2025-01-21 09:04
不是!让高速先生给个过孔优化方案就那么难吗?
高速先生成员--黄刚又是崭新的一年哈,高速先生在总结去年一年的粉丝互动问题时,惊人的发现排在前列的问题就包括了差分过孔的优化方法能不能大概给出来。当然,大家都知道,像传输线的阻抗板厂可以来保证,但是它...
一博科技 2025-01-10 17:09
为什么负我不负她,PCB上的光学点是如何出轨的
高速先生成员--王辉东北国的浪漫,是雪给的。冰雪是一个南方人心头的执念,北方人丢不掉的眷恋。林如烟说想去北国看看,赵理工说我愿陪伴。北风呼啸,大雪飞扬,那刺骨的寒冷,洋溢着北国的铁骨柔肠。苍莽的天地气...
一博科技 2024-05-20 18:05
好吧,高速先生承认这个PCB设计方法的确有点意思,但是不多!
玻纤效应,作为一种神秘和隐晦的存在,一直都是做高速信号设计的工程师们无法放心的一环。作为一种虽然不一定会发生,但是一发生起来又很影响信号质量的存在,设计工程师和板厂可谓想尽了一切办法去尽量规避。由于C...
一博科技 2024-03-04 16:06
端接电阻没选对,DDR颗粒白费?
高速先生成员--姜杰端接可以解决很多反射问题,如果还有问题,有没有一种可能是端接电阻阻值没选对?对于点到点的拓扑,末端并联电阻的阻值比较容易选择,端接电阻阻值R与传输线特征阻抗一样即可。VTT为1V时...
我要评论
2
4
关闭 站长推荐上一条 /3 下一条