同樣是BGA扇出，為什么別人設(shè)計出來的性能就是比你好！
發(fā)布時間：2023-11-07 08:40
高速先生成員--黃剛
高速先生經(jīng)常會說一句話，那就是對于信號質(zhì)量的優(yōu)化是無極限的，這里說的優(yōu)化，其實說的就是PCB的設(shè)計優(yōu)化。首先肯定的是，不同的設(shè)計工程師去做同樣一塊PCB板的設(shè)計，做出來的肯定都不會完全一樣。那不一樣就意味著信號的性能有差異。舉個例子，兩位工程師都去設(shè)計同一款10G的高速產(chǎn)品的PCB信號通道，可能兩位工程師能力都很強(qiáng)，很多的高速設(shè)計規(guī)則都能夠掌握。的確，他們設(shè)計出來的產(chǎn)品在功能測試上都能夠pass。但是在都能pass的情況下其實也能卷起來，例如在pass的前提下分別進(jìn)行眼圖的測試，可能一位工程師設(shè)計的這條通道是眼高200mV，另外一位工程師卻達(dá)到了250mV！
雖然對于高速先生來說，也不太提倡這個內(nèi)卷的方式，但是不代表不優(yōu)化哈，我們的基本目標(biāo)是通過合適的設(shè)計優(yōu)化能夠留出足夠的裕量，保證板子能夠順利工作。如果在這個基礎(chǔ)上有些客戶的產(chǎn)品的確是需要有更嚴(yán)苛的要求，高速先生也同樣可以欣然奉陪哈，不過可能付出的設(shè)計代價可能是更高等級的板材，更高成本的工藝能力等等。。。
開場白有點長哈，大家都有點等不及了，正題來啦！Chris最近正在研究高速信號之間在BGA扇出這個位置的串?dāng)_，大家知道，一般在BGA內(nèi)，高速信號都是相鄰的，因此要通過打過孔到內(nèi)層，然后走出BGA，這就是所謂的BGA扇出。
這種BGA扇出結(jié)構(gòu)設(shè)計對高速信號性能而言，難點就2個，一是這個扇出位置的阻抗優(yōu)化，其實基本上說的就是扇出過孔的阻抗優(yōu)化了；第二個就是相鄰高速信號線之間的串?dāng)_了。什么！你不會還以為說的串?dāng)_主要來自于走線和走線之間的串?dāng)_吧？
BGA扇出的串?dāng)_當(dāng)然主要是由扇出過孔之間導(dǎo)致的，因此Chris研究了在高速信號分配到不同BGA的pin位置情況下，相鄰兩對信號的扇出過孔串?dāng)_到底有多大的差異。沒聽懂什么意思嗎？不要緊，Chris畫了圖告訴你們。
Chris設(shè)計了幾個簡單的BGA扇出場景，分別來模擬高速信號pin和地網(wǎng)絡(luò)pin的不同分布方式，其實設(shè)計工程師是很容易發(fā)現(xiàn)它們的差異的。從左到右可以發(fā)現(xiàn)，相鄰的兩對高速差分線的pin在X方向慢慢變遠(yuǎn)，其實也就是我們在BGA的pin排列里面經(jīng)常會遇到的三種高速信號pin的分布方式了。那么到底這三種方式下扇出過孔之后的串?dāng)_性能如何呢？
扇出完之后就這個樣子了，為了減小變量，兩對信號通過過孔是換到同一個內(nèi)層扇出的哈，除了這個之外，過孔的反焊盤處理方式也是一樣，另外大家可能還沒注意到另外一點，那就是地過孔的數(shù)量也是一樣的哈！比較三種case兩對高速信號扇出的串?dāng)_？相信都不需要Chris了，設(shè)計工程師自己都能夠比較出來了吧。當(dāng)然Chris能告訴你們的是，他們的具體串?dāng)_值。
以25Gbps信號為例，我們看到12.5GHz這個頻點上的串?dāng)_，case2比case1好了差不多10個db，case2到case3的改善就不明顯了，因為已經(jīng)很小了，也符合理論。
這時坐在旁邊的雷豹也加入起來了，作為設(shè)計出身的他，也提出了自己的觀點。他認(rèn)為不同pin的分布是原理圖已經(jīng)定好的，當(dāng)然兩對高速信號的pin本身就遠(yuǎn)的話，串?dāng)_天然就好啊，這又不是設(shè)計工程師所能夠改變的！
話粗理不糙，Chris當(dāng)然也贊同哈，但是贊同率就沒那么高。然后Chris就拿出上面的case1和雷豹說，case1是兩對高速信號pin最近的case了，當(dāng)然串?dāng)_也是最差的。那么它就一定沒辦法通過設(shè)計做優(yōu)化了嗎？
看到雷豹若有所思的樣子，Chris決定先給雷豹打個樣！同樣的高速信號pin和地pin的位置不變，如果從case1變成這樣呢？
然后Chris再不緊不慢的做個仿真驗證下，這不就5db的串?dāng)_裕量就多起來了嗎！
哦哦！雷豹突然就懂了，然后不等Chris開口，自己就跳起來先說，我還能想到其他的PCB優(yōu)化方式！
好啊，那我們大家就一起等著唄！
大家也幫忙一起想想哈，pin不變的情況下，還有什么PCB優(yōu)化的方式能改善原來case1的串?dāng)_呢？
