为什么高速PCB设计绕等长一定要绕个山路十八弯剖析.docxVIP

高速PCB设计绕等长一定要绕个山路十八弯太算吊？ ? HYPERLINK /author/xfire/ \o 由xfire发布 xfire? HYPERLINK /category/hardware-design/high-frequency-and-high-speed-pcb-design/ 高频高速PCB设计?围观361次? HYPERLINK /gao-su-pcb-she-ji-rao-deng-chang/ \l comments 2 条评论?编辑日期：2015-08-16?字体： HYPERLINK javascript:; 大? HYPERLINK javascript:; 中? HYPERLINK javascript:; 小 初次接觸高速訊號或DDR設計的人，可以找到一些在談走線繞等長的 舊資料(當中不乏過去大廠的design guide)，但近幾年一些DDRII(或更快)的design rule，漸漸改以定義setup time, hold time budget with jitter取代length-matching routing rule，並且改以強調對時序圖的理解與使用模擬(margin predict)的重要性。簡單說：rule就是不管你怎麼layout設計，但你時序要滿足規格(timing margin)，或傳輸線的損耗要在規格內(S-parameter)。 我們在評估不同group之間的走線等長要求，或同一個group內的走線等長要求，必須就時序的角度來考慮。一般特性阻抗50 ohm的microstrip於1000mils的傳遞時間大約是150~160ps， 假設point-point的DDRII走線總長約1000~1500mils，其中各別線長的差異了不起500mils，此時線長差異對SI影響其實很小， 但光是1000~1500mils長的走線於1.6mm板厚的PCB上過孔換層，就會造成100~250ps不等的傳遞延遲時間差了。 線長差異只是影響時序的因素之一，stack-up\via\stub\coplane\slot…這些因素在高速訊號設計的領域裡，在PCB與package level，彼此是有不同程度的交互影響，如果只是一味的要求蛇線等長，而讓走線的總線長大幅增加，並且蛇線本身引入的阻抗彎折處的不連續性與相鄰線的電容寄生效應變大，這反而對高速訊號的設計是非常不利的，未蒙其利，先受其害。 本文將以DDRII為例，說明貫孔換層，與相鄰貫孔的clearance hole (anti-pad)把內層plane打破，對訊號的影響。另外，走線長度差異所造成的delay只是total timing skew的因素之一，不一定是關鍵的因素，反而過嚴的等長要求或過度繞蛇線會造成SI\EMI惡化。我們該注意的是。以最短的蛇線滿足設計要求、維持至少2W rule (DDRII如果有開ODT, 甚至1W也可)，並確保地迴路的連續性。 文章目录?[ HYPERLINK /gao-su-pcb-she-ji-rao-deng-chang/ 显示] 控制線長誤差在300mils以內的DDRII Addr\Cmd\Ctrl group (serpentine routing) 本例其實不算是過嚴的length-matching routing，因為尚容許走線之間300mils的長度差。黃色是走線在layer 1與layer 4，但layer 4走線被layer 2 plane(綠色是GND net)遮住了所以看不到。 ? ? 以Designer\Nexxim模擬 ? ? 模擬結果整個group total skew大約190ps (with Rs=22 ohm)，且可以看到走線分成兩群，波形SI較佳的是走在top layer沒有過孔換層的，波形SI較差且時間延遲較大的是走在bottom layer有一次過孔換層的。 ? ? Rs=22W，overshoot\undershoot沒有超標 ? ? 控制線長誤差在50mils以內的DDRII Data Group (serpentine routing) Layout雖然滿足data group內的線長差異控制在50mils以內，但整個走線太長沒有最佳化，多繞了一些蛇線： 沒有開ODT，但有串連終端Rs=22W，模擬結果發現overshoot\undershoot過大，且眼圖很差；這是一個過度繞蛇線導致眼圖較差的實例 ? ? ? 修改後的layout同樣滿足data group內的線長差異在50mils以內，但整個走線有最佳化 總線長縮短300mils，且線與線之間保持3W space，繞蛇線的程度較輕微，如下圖所示 ? ?