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通过Tabbed Routing测试结果研究该设计方法的利弊

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发表于 2020-8-20 17:54:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 edadoc 于 2020-8-20 18:02 编辑
) y/ O( Y( |; I1 l) w* R! h& N8 ?$ J
' V2 W& f1 Y1 C5 a作者:姜杰(一博科技自媒体高速先生团队成员): R: R, W" n, \) i
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关注高速先生的layout攻城狮们最近普遍感到焦虑,都在默默祈祷客户不要看到高速先生最近一期的B站视频——Tabbed Routing,因为大家都很清楚客户看到之后的需求。  i) w5 O4 L* k6 G. U1 q

5 G- F) P5 h5 H7 V. F, r! v+ X& g0 g/ z9 h4 {2 o; I& R
9 t" r: ?& @( E  n0 S# x
为了文章的完整性,我们还是从头捋一捋。Tabbed routing是指将特定形状和尺寸的铜皮,按照一定的规则添加到走线上的一种布线处理方法。该方法是由Intel公司于2015年提出,主要适用于ddr4的数据信号走线。$ R- H% e+ \2 k$ n
% _  \: Z# Y" `- T3 y

, n: W- S, P( Z5 Q7 ]

4 [, c0 W- Y) c0 ?& g, f% }# M# v密集恐惧症患者可能会问,原本清清爽爽的走线,为什么非要整出一身“鸡皮疙瘩”呢?大家都知道,BGA器件或其它管脚密集区域的布线空间有限,寸土寸金,为了能顺利出线,减小线宽并缩小间距是常规操作,比如常用的neck模式走线,这样一来,线是拉出来了,阻抗却被卡了脖子,一路飘高,此外,随着走线间距的减小,串扰也随之增加。于是,Tabbed routing应运而生。这种方法的操作略显复杂,具体可以参考Tabbed Routing视频介绍:+ o, W, C" r) n% P1 u* r) a

! `9 s- V& L4 U, S# m/ J* \2 ?+ U
) D! Z4 P/ Y! {3 a- a
Tabbed routing设计可以增加两根线之间的互容而保持其互感几乎不变,而增加的容性可以有效降低走线的阻抗,减小表层线的远端串扰。换言之,Tabbed routing一方面可以改善走线因线宽减小而造成的阻抗不连续,另一方面还能减小表层走线的远端串扰。/ r  h% c' g+ O  T; p( [! o; k

1 f* b5 h6 z1 q: F- U5 ?
! i1 n5 {- b3 a  Q1 \( Y听高速先生这么一分析,是否觉得原本犬牙交错的Tab设计瞬间变得凹凸有致了呢?至于是阻抗控制的福音,还是远端串扰的克星?Tabbed routing是否有效?不要看广告,高速先生带你看测试报告。4 ^" z* }5 G* Q' C% |( V1 T/ o
4 w% M1 Y: E4 Z* l" W) Y) y# [

4 c. Q2 `! M! Y* Z# D: o
! Q. D: z0 ~: ?/ s! I: g

$ H( s. y0 p. l- I为了研究Tabbed routing对通道性能的影响,高速先生曾专门设计过相关的测试板,测试结果也可以从一定程度上说明问题。先来看看带状线的情况,DUT(Device Under Test)设计如下,通过比较测试过孔密集区域的内层弧形走线添加Tab前后的参数差异,来检验Tabbed routing的效果。
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7 Q& X+ T+ P: y9 @, l! L: Q2 L阻抗测试的结果显示,Tabbed routing对于neck走线偏高的阻抗有一定的拉低作用,可以改善阻抗的连续性。
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1 ]( R( ^+ R* F! z8 Z* `( W2 v4 B7 X" l

# ?4 I) z5 l8 w, ]* V
& @0 D2 t- p* D1 Z! Y4 B' }
+ |; N4 d, K! L2 d
再来看看万能的S参数,添加Tab的通道由于阻抗的优化,反射减小,回波损耗整体也有所改善,不过,在我们所关注的频段内,串扰却没有明显的变化。) j- Q, N- B2 V6 c$ Z" ]$ }5 f% M8 C
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: i- M+ K3 m% L4 K. g: F$ Q: a# \- U+ ^/ v8 H$ l$ y1 U
5 I( y3 W+ ~3 a4 F' ~
仍然是过孔区域的neck模式走线,继续比较表层线Tabbed routing设计与普通走线的区别
8 b5 ?( [$ h+ a, X) i* s# Z- b6 m+ i& b% S
. P# E* H/ m! z4 \
- {% W8 y8 o2 l6 y$ ]8 K
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7 j1 j5 A" I: \从阻抗测试的结果可以看出,tab对于阻抗连续性的改善作用依然在线。% W; J# L! B/ T: B, m
. f2 K9 C- I/ p+ D' x8 ]
: n% Q5 x/ v$ L, L
# s1 r$ d3 i% a

- C) z5 N( s. k

$ U/ y, G% a7 ]1 A相比于添加Tab前后内层走线串扰的基本不变,Tabbed routing表层走线远端串扰的降低肉眼可见。
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! O3 F8 B' E. w不过凡事有利就有弊,Tabbed routing虽然对于走线的阻抗和串扰有一定的改善,但是由于添加tab后走线的容性增加,导致信号的延时也会随之增加。这也解释了为什么对于同一等长组的走线,需要保证tab数量的一致。4 a1 P" E! z$ w/ g' q- ?* `$ l* n

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3 ~9 _6 d) s; k' D& {6 [! d! a需要注意的是,tab加在不同区域的走线上有着不一样的效果,加在走线的单侧还是双侧,最后的结果也不相同。因此,在实际设计中,要根据具体的层叠,走线等因素来确定tab的尺寸、间距,必要的时候,还要通过仿真确认。
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