作者 | 姜杰(一博科技高速先生团队队员)
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走线熙熙,汲汲交期;走线攘攘,亟亟归档。# ]# t2 [# y. V9 O
项目伊始,高速先生的内心其实是抗拒的,因为实在看不出仿真的必要:目标信号是DDR3L,数据速率最高800Mbps,地址控制类信号走线拓扑为一拖二、T型拓扑。信号普通、速率寻常、拓扑简单。
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; g9 @7 C, ~1 T: d8 p, C架不住客户的一再坚持,加上前期项目介入阶段,客户言辞闪烁,提供PCB文件时也不大爽快,似乎有难言之隐,高速先生渐生警觉——事情可能并没有想象的那么简单。客户最终还是提供了单板文件,不过一直强调是外协设计的。% f% J# u1 M1 O7 c5 u5 A7 V n# b
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打开板子仔细查看,却是险象环生,高速先生精神为之一振,心里大概有了谱。虽然有了预判,不过,对于如此不走寻常路的设计以前只是耳闻,今日一见,难免兴奋,实在想看看仿真结果与预期是否一致。
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E; ]% Y5 m4 {! ~" I, F ]考虑选择地址控制类信号作为仿真对象,之所以这么做除了因为该单板的此类信号布线激进,另一个原因是相对于绝大多数数据信号的点到点拓扑,地址控制类信号通常是一拖多,而且没有数据信号对应的片内端接来减小反射,因此出问题的概率相对较大。先看DDR3L地址控制类走线最长的信号波形(如下图):高低电平分明,满足阈值要求,边沿单调,没有回沟,整体看来虽然有轻微的过冲和振铃,不是十分完美,也算比较正常。
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- y" ^& ^) ^+ g: ]7 u难道就这样愉快的PASS了?不,还没到重点。因为通道整体仿真的结果会让你得出截然相反的结论!不信请看同组地址信号同时运行时黯然失色的眼图:仿佛熬夜之后勉强睁开的眼睛,布满血丝,感受到他的疲惫了吗?
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不好意思,放错图了,应该是这张。/ P7 f1 K h% S3 N" b. H
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单拎出来的信号质量没问题,同组信号一起运行却不给力,想必一直关注高速先生公众号的朋友已经想到了答案:串扰!是的,高速先生也这么想。尤其是在高速先生新近推出一期关于层间串扰的短视频之后,串扰问题更是引起了不少人的关注,详情请点击以下:5 n3 C( N/ Z1 L8 v' I' d
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- Y# e3 J# p; g9 i6 \+ ^# Q回到本期案例,继续抽丝剥茧。仔细观察DDR3L地址信号走线之间的间距就能发现端倪:线宽0.1mm,相邻走线air-gap也是0.1mm!而且还不是零散的个别现象,整个通道的地址控制类信号都是如此处理。. }" \( a& J( l5 ]5 o+ d0 H
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当然了,以上关于串扰的推断还只是大胆的假设,下面就需要小心的求证。既然怀疑问题的症结在于串扰,那么对比不同程度的串扰对通道信号的影响最具有说服力。好在仿真的时候可以调整串扰系数,这样就不必等客户提供不同的PCB版本来逐一验证。提取参数时通过调整串扰系数,先将串扰降低为原版本的75%,由于振铃的减小,眼睛中的“血丝”开始减少,眼图如下:
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继续调整串扰系数,将串扰减小至原设计的50%,信号振铃进一步减小,眼图逐渐恢复正常。
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直接将串扰减小到原设计的5%,整个眼图都变的精神抖擞,十分清爽。( K, Z, [* B2 l. v! V$ o
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通过仿真反馈,客户最终还是把DDR3L的走线中心距调整至3W,线距调整后的通道仿真结果达到了预期的要求。. N0 L1 O2 q# N2 x- n! S
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后来才了解到,初始版本PCB是客户的一个layout新手设计,初生牛犊不怕虎,加上交期的压力,走线约束设置出现偏差,于是就出现了这么一版试探信号底线的设计,相信经过这次返工的煎熬,串扰对这名Layout攻城狮而言不会再是书本上苍白的理论。正所谓:走线熙熙,急赶交期;走线攘攘,串扰飙涨。只是,有多少走线可以重来,有多少单板经得起等待?
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