不懂加工的SI工程師不能叫高速先生
發(fā)布時間：2021-06-21 15:32
作者：一博科技高速先生自媒體成員 黃剛
仿真是對PCB設(shè)計進(jìn)行的仿真，PCB設(shè)計是用于加工生產(chǎn)的設(shè)計。隨著加工帶給設(shè)計的誤差因素越來越多，那仿真到底是對PCB設(shè)計的仿真還是要考慮到生產(chǎn)加工后的仿真呢？
高速先生在之前的文章分享過很多在高速串行鏈路這個范疇上加工誤差對于PCB設(shè)計的影響，以及考慮加工因素和不考慮加工因素的仿真結(jié)果差異。當(dāng)然我們都知道，隨著速率越來越高，加工因素對高速信號性能會帶來越來越大的影響，例如過孔的stub，鉆孔孔徑，層偏，蝕刻等因素，我們在前面的文章都有過介紹和案例分享了。
既然高速方面的加工因素我們講了很多了，那我們今天來講一個簡單一點的，那就是電源壓降的仿真設(shè)計，也就是大家經(jīng)常說的直流仿真。至于說到它的仿真原理嘛，可能是最簡單的一個仿真理論了，下面這張圖就能夠說清楚了。
因此我們只要拿到該電源網(wǎng)絡(luò)的電壓值以及最大電流值，我們就可以對PCB電源鏈路進(jìn)行壓降的仿真。就好像下面這個例子一樣，從VRM到sink端的電源鏈路，電壓0.85V，電流5A，知道這些參數(shù)后我們就可以很輕松的做起來了。
以下就是該電源鏈路的仿真結(jié)果，看起來無論是從負(fù)載端的電壓，還是整個鏈路的電流密度，都能夠滿足要求，也就是說經(jīng)過仿真之后的這個PCB電源設(shè)計是ok的！
這當(dāng)然是一個很客觀的結(jié)果，它客觀而且準(zhǔn)確的反映了這個電源鏈路的PCB設(shè)計滿足要求。基本上到這里為止這個仿真也就結(jié)束了。
突然有一天，高速先生想到電源的PCB鏈路會不會也有可能像高速信號一樣，受到一些加工因素的影響呢？然后高速先生就查閱了一些IPC的標(biāo)準(zhǔn)，看看有沒有哪些加工公差會影響到電源的設(shè)計，終于在某一篇章節(jié)中找到了關(guān)于銅厚加工的標(biāo)準(zhǔn)，就是下面這張圖了。
從圖上可以看到，0.5oz的銅厚一般做出來在0.6mil，但是最最最極限是0.449mil。既然是IPC標(biāo)準(zhǔn)上列出來的，也就是說即使在加工后0.5oz銅真的做出了只有0.449mil那么厚，也是滿足要求的！
高速先生突然想到，要是上面說的這個case加工完后銅厚真的只有0.449mil的話，壓降會不會就。。。
在大家還在擔(dān)心的時候，高速先生就已經(jīng)在原case上直接把銅厚從0.6mil改成0.449mil進(jìn)行仿真驗證啦！結(jié)果發(fā)現(xiàn)這樣的變化對于壓降和電流密度來說，都有一個不小的惡化！
從0.449mil的仿真結(jié)果來看，壓降大概增加了7mV，電流密度惡化了33A/mm2，惡化程度已經(jīng)不能被忽略。
當(dāng)然意識到問題的“嚴(yán)重性”之后，高速先生也和我司的DFM工程師以及板廠的同事進(jìn)行了溝通，想知道做成那么極限銅厚的概率到底高不高，還好他們表示基本上沒出現(xiàn)過這樣的情況，還是以0.6mil左右的為主，下面是他們提供的一些PCB銅厚的切片圖，也和他們的說法是一致的。
雖然這個只是高速先生一些心血來潮的想法和仿真的驗證，也并沒有實際做出來那么極限銅厚的板子。但是從大方向來說，多去了解一些加工的知識，尤其是加工對于設(shè)計和仿真的影響無論是對于硬件工程師，PCB工程師還是SI工程師都是非常有幫助的哦！
