芯片那么小，封裝基板走線損耗能大到哪去？
發(fā)布時(shí)間：2023-04-07 13:58
一博高速先生成員：黃剛
相比于一塊PCB的載板，芯片封裝基板的大小放在PCB板里面，可能只占其中的一小部分，然后去對(duì)比在封裝基板上的走線和在PCB板上的走線，可能至少是幾倍的長(zhǎng)度關(guān)系。那么大家會(huì)不會(huì)覺得，封裝基板上走線那么短，損耗幾乎可以忽略不計(jì)呢？尤其是去問只接觸過(guò)PCB板設(shè)計(jì)的工程師小伙伴們，大部分人的回答都是，封裝的損耗應(yīng)該是很小的吧。
本文就通過(guò)一個(gè)具體的仿真案例來(lái)回答這個(gè)問題哈。高速先生團(tuán)隊(duì)最近在仿真一個(gè)PCIE4.0板卡的項(xiàng)目，包括主控芯片的封裝基板和PCB載板的協(xié)同仿真。其中PCB載板上的PCIE走線是從主控芯片到金手指位置，長(zhǎng)度從2-3inch不等。
作為需要進(jìn)行仿真的對(duì)象，我們肯定是需要知道該P(yáng)CIE4.0鏈路的損耗標(biāo)準(zhǔn)。于是高速先生立馬查閱了相關(guān)的PCIE協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)它對(duì)金手指鏈路的損耗定義如下，協(xié)議上說(shuō)得很清楚，就是從主控芯片的die出發(fā)一直到載板上的PCIE金手指位置的損耗不超過(guò)8db@8GHz，也就是說(shuō)這個(gè)8db是包括了封裝基板上的走線鏈路和載板到金手指端的走線鏈路的和。
這個(gè)協(xié)議說(shuō)的貌似很清楚，但是其實(shí)又不那么清楚，因?yàn)樗]有很明確的區(qū)別分封裝基板上的走線和載板上走線的損耗分配，還好我們這個(gè)項(xiàng)目是封裝基板和載板文件我們都能拿到，因此能做一個(gè)聯(lián)合的仿真。
于是我們分別先看看封裝基板的走線和載板的情況長(zhǎng)度情況，我們打開封裝基板后，選取一根最長(zhǎng)的lane，然后去量下它的走線長(zhǎng)度，不量不知道。一量嚇一跳，那么短，才600mil多點(diǎn)。是的，這個(gè)長(zhǎng)度對(duì)于習(xí)慣了做板級(jí)PCB的工程師看來(lái)，的確是非常非常的短。
因此對(duì)比封裝基板上的長(zhǎng)度，載板上的走線長(zhǎng)度差不多是基板長(zhǎng)度的5倍，接近3000mil。
通過(guò)基板和板級(jí)走線長(zhǎng)度的對(duì)比。是不是就認(rèn)為基板的走線損耗就是板級(jí)走線損耗的僅僅5分之一呢？
當(dāng)然，其他所有條件相同的情況下，肯定就是啦。那么問題來(lái)了，哪怕基板和載板的板材用的是一樣的情況下，他們的損耗就一定會(huì)是這個(gè)比例關(guān)系嗎？當(dāng)然不會(huì)，因?yàn)槌税宀南嗤@個(gè)因素之外，還需要線寬和銅厚都相同才有可能。然而有做過(guò)封裝基板的小伙伴們都知道，線寬怎么可能會(huì)相同呢？要是相同的話，封裝基板那么可能比載板做得要更小，而且更薄呢？
那么封裝基板上的走線到底能多細(xì)？我覺得只做過(guò)PCB工程師的朋友們估計(jì)想象不到，居然只有。。。20um?。?！也就是不到0.8mil！
通過(guò)基板連接到載板上面的走線是多少呢？那就是我們常見熟知的線寬了，超過(guò)4mil。
那問題來(lái)了，線寬的差距到底能帶來(lái)多大的損耗差距呢？我們分別在sigrity軟件把封裝基板和板級(jí)的疊層和線寬，銅厚，粗糙度參數(shù)一一設(shè)置，其中為了對(duì)比線寬帶來(lái)的影響，我們把粗糙度，銅厚，板材都統(tǒng)一下，板材我們統(tǒng)一選擇普通的FR4材料，其中基板上的疊層如下所示：
然后按照封裝基板長(zhǎng)度為624mil和載板長(zhǎng)度為2774mil的長(zhǎng)度進(jìn)行損耗計(jì)算，結(jié)果會(huì)嚇你一跳！600多mil的基板走線損耗竟然超過(guò)了接近3000mil的載板走線損耗的一半。
這樣看可能大家覺得還是載板的大啊，不是很直觀，那我把載板同樣去走和封裝基板一樣長(zhǎng)的600多mil長(zhǎng)度，然后兩者損耗再對(duì)比下，你們就知道差距了！同樣長(zhǎng)度下，基板的走線損耗是載板的2.4倍！
而且上面的仿真對(duì)比驗(yàn)證已經(jīng)是基于銅厚都設(shè)置相同的情況下了，一般來(lái)說(shuō)，基板的銅厚也會(huì)比載板的0.5Oz要小，這樣的話，這個(gè)差距還會(huì)進(jìn)一步拉大哦！
通過(guò)上面這個(gè)簡(jiǎn)單的仿真，相信大家大概會(huì)知道封裝基板和載板的損耗差異了吧，以后遇到封裝和載板的協(xié)議損耗分配的時(shí)候，千萬(wàn)不要認(rèn)為只是看芯片大小或者封裝走線長(zhǎng)度來(lái)定哦，。封裝基板的損耗受到面積和厚度的限制，線寬必然很小，就單單是線寬這一點(diǎn)的差距可能達(dá)到2到3倍的損耗差異哦！所以小伙伴們，如果還是認(rèn)為封裝基板的損耗占比很小的話，這個(gè)觀念一定要改過(guò)來(lái)哈！
