HDI設(shè)計(jì)在高速中的應(yīng)用以及仿真方法

高速串行總線技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)傳輸速率繼續(xù)提升，過(guò)孔寄生參數(shù)帶來(lái)的影響也越來(lái)越被重視。高速仿真工程師關(guān)注過(guò)孔優(yōu)化，通過(guò)各種手段來(lái)減小過(guò)孔寄生參數(shù)帶來(lái)的影響。HDI由于采用盤(pán)中孔的設(shè)計(jì)要求，可以減少表層器件的寄生參數(shù)。同時(shí)，微孔的電感和電容大約只是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)孔的十分之一左右。圖九是能在很多資料上找到的過(guò)孔電感和電容，這是根據(jù)以下兩個(gè)計(jì)算公式得到的。

圖九 鐳射孔和機(jī)械孔的寄生參數(shù)但是圖七還是存在很多問(wèn)題，寄生電容是對(duì)地的電容，機(jī)械孔不會(huì)6層都連接地平面，計(jì)算會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比公式來(lái)得復(fù)雜；現(xiàn)在的過(guò)孔生產(chǎn)的時(shí)候，基本都采用無(wú)盤(pán)工藝，即去除非連接層的過(guò)孔焊盤(pán)，這可以有效減小過(guò)孔的寄生電容。這種情況下，只用來(lái)簡(jiǎn)單考慮過(guò)孔特征阻抗的影響是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

圖十是從S參數(shù)分析微孔和普通機(jī)械孔的插入損耗與回波損耗

圖十 S參數(shù)分析微孔和普通機(jī)械孔的插入損耗

然后通過(guò)TDR的公式可以看到過(guò)孔的阻抗和回?fù)p曲線是密切相關(guān)的，S11在全頻段的仿真精度，也決定了通過(guò)軟件仿真看TDR曲線來(lái)研究阻抗的準(zhǔn)確性，如圖十一所示：

TDRZ（t） = Zref*（1+IFFT（S11*input）） / （1-IFFT（S11*input））

能看到背鉆對(duì)過(guò)孔阻抗還是影響很大的

差分HDI微孔的阻抗，和100歐姆比較接近

圖十一 差分過(guò)孔的優(yōu)化策略以及TDR仿真結(jié)果

微孔的阻抗可以比較容易優(yōu)化到差分線的100歐姆阻抗值，這樣就減少了過(guò)孔引起的阻抗不連續(xù)帶來(lái)的高速問(wèn)題。

從以上分析可以看出，微孔的高速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通機(jī)械孔，并且沒(méi)有Stub的問(wèn)題，機(jī)械孔就算是采用背鉆工藝，也不可避免的要出現(xiàn)一定長(zhǎng)度的Stub。而這個(gè)Stub，往往是影響高速電路性能的致命殺手。

有如果關(guān)心微孔的過(guò)電流能力，需要的時(shí)候可采用微孔填銅來(lái)提高載流能力。

結(jié) 論

Cadence的SPB16.X平臺(tái)提供了出色的小型化設(shè)計(jì)能力，在HDI多階過(guò)孔設(shè)計(jì)，任意階過(guò)孔設(shè)計(jì)，埋入式器件設(shè)計(jì)以及基于PDN的埋容仿真分析等領(lǐng)域都提供了出色的支持。全面基于HDI進(jìn)行優(yōu)化更新的約束管理器，幫助工程師實(shí)現(xiàn)在小型化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的約束驅(qū)動(dòng)布局布線，提升設(shè)計(jì)效率和保證設(shè)計(jì)成功率。

基于Cadence強(qiáng)大的平臺(tái)和自身HDI設(shè)計(jì)上豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合自有板廠以及合作伙伴在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的HDI加工能力，一博科技可以提供全方位的小型化設(shè)計(jì)、仿真、生產(chǎn)、貼片、組裝等一站式服務(wù)，全面實(shí)現(xiàn)客戶在小型化領(lǐng)域的各類(lèi)需求，更多資訊請(qǐng)參見(jiàn)：www.edadoc.com。

一博科技和Cadence合作，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，推出《Cadence印刷電路板設(shè)計(jì) – Allegro PCB Editor設(shè)計(jì)指南》一書(shū)，書(shū)中也專(zhuān)題介紹了小型化設(shè)計(jì)的技術(shù)，歡迎大家參考交流。

參考文獻(xiàn)

［1］ 《Cadence印刷電路板設(shè)計(jì) – Allegro PCB Editor設(shè)計(jì)指南》

［2］ 《High-Speed Digital Design – A Handbook of Black Magic》

致 謝

本文引用了《Cadence印刷電路板設(shè)計(jì) – Allegro PCB Editor設(shè)計(jì)指南》王輝負(fù)責(zé)的小型化章節(jié)，同時(shí)仿真部分和Cadence 鐘章明做了很多交流，在此表示感謝！

編輯：hfy