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繞線的影響?SI來告訴你

來源:一博自媒體 時間:2019-5-27 類別:微信自媒體

作者:黃剛    一博科技高速先生團隊隊員

粉絲:請問高速先生,繞線的設計要注意哪些地方?
高速先生:至少要保證繞線的間距達到3H,然后再補上一句,H是信號到參考層的距離哈。
這時候粉絲一般都會:哦……謝謝哈.
我們隨即以一個尷尬而不失禮貌的微笑進行回應……
 
其實我們也知道,一個簡單的回答會讓粉絲們變得越發的不淡定,雖然這個答案本身是比較準確的,僅僅是這個回答會有一點口說無憑的感覺。
 
什么?你們還不知道我們到底在說什么東西?其實繞線的設計基本上存在于每一塊PCB板的并行信號上。最常見的就是我們的DDR設計,一組需要等長的信號由于收發pin的位置不一樣,必然會存在繞線的情況。然后從空間的角度來衡量的話,繞線的間隔越小那么所占的空間就越小,尤其是在DDR顆粒間的繞線更是如此,在里面寸土寸金的地方,作為一個工程師肯定希望更小間距的繞線咯。

 
好吧好吧,解釋完我們到底在說什么之后,我們還是繼續說回口說無憑這個事哈。粉絲們希望得到一些數據的支撐,為此我們也專門做了一板測試板去驗證它。很簡單,沒有對比就沒有傷害,我們做的測試板要對比的設計如下所示,分別做了繞線間距為3H,5H和7H三種設計,當然還有不繞線的一根參考線啦,總長度為10inch。
 
那么測試的數據是怎么樣的呢?首先說到繞線嘛,大家肯定會關心繞線完的時延啦,結果這三種情況的測試結果的對比是這樣的。可以看到,繞線繞得越密的話,信號的延時會變小,3H大概會比5H的繞線快30ps,而5H之后就影響比較小了,5H只比7H快10ps左右了。
 
我們老是說3H是一個基本原則,我們可以和不繞線的延時來比一下,結果如下所示。 
它們的延時差了大概50ps。考慮到這個是10inch的繞線情況,那么簡單粗暴的換算成單元長度時,其實每英寸的差別只有5ps左右,已經是非常小的影響了。

 當然如果從損耗這個角度來看的話,又會看到一些和信號頻率很相關的影響了。可以看到3H在2GHz以上就會有很明顯的諧振點,要是信號速率在4Gbps(2GHz基頻)時就會嚴重影響信號質量,5H,7H就會明顯有很好的改善。
 
雖然從損耗來看3H比較恐怖,但是……我們都忽略了一點,哪怕你真的需要走10inch的繞線,你也不會把一個跑幾個Gbps的走線用單端線來走吧。這里順便說一下哈,同樣的繞線,用差分的形式會有非常非常明顯的改善哈,大家不要太擔心。我們單線的繞線設計目前主要就是應用于DDR這樣的并行系統,目前最高的速率也只不過在1.5GHz(3Gbps)左右哈。

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